近年來(lái)，精準(zhǔn)靶向腫瘤的免疫激活策略成為癌癥研究的前沿方向。三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)（Tertiary Lymphoid Structures, TLS）作為腫瘤微環(huán)境中具有器官樣結(jié)構(gòu)的淋巴聚集體，其在腫瘤內(nèi)的空間定位及功能表型與免疫治療應(yīng)答的相關(guān)性備受關(guān)注。臨床研究表明，TLS 的存在與腫瘤患者接受免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療后的預(yù)后改善顯著相關(guān)，提示其作為預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物的潛在價(jià)值。然而，傳統(tǒng)組織病理學(xué)分類方法難以解析TLS在空間分布模式、細(xì)胞組成及分子特征上的復(fù)雜異質(zhì)性，亟需整合空間組學(xué)技術(shù)揭示其在腫瘤免疫微環(huán)境中的功能調(diào)控機(jī)制。
近日，中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科中心、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究院，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院、華大生命科學(xué)研究院等團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合利用華大自主研發(fā)的高分辨率時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，首次繪制出肝細(xì)胞癌中TLS的全景發(fā)育圖譜。該研究不僅詳細(xì)描繪了TLS在調(diào)控抗腫瘤免疫及免疫治療反應(yīng)中的獨(dú)特特征，更首次揭示了色氨酸代謝在TLS成熟過(guò)程中的關(guān)鍵調(diào)控作用，為肝細(xì)胞癌及其它癌癥的早期診斷和新型免疫治療方案的開(kāi)發(fā)提供重要參考。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cancer Cell。
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關(guān)鍵研究發(fā)現(xiàn)
01
借助時(shí)空組學(xué)技術(shù)構(gòu)建TLS精準(zhǔn)分類模型
研究團(tuán)隊(duì)在肝細(xì)胞癌患者樣本中實(shí)現(xiàn)了TLS的全面原位鑒定和精準(zhǔn)注釋，大幅提升了臨床數(shù)據(jù)采集的效率。借助一套集成自動(dòng)化鑒定流程，并結(jié)合TLS相關(guān)基因特征、空間共表達(dá)模式及免疫細(xì)胞簇的空間聚類方法，團(tuán)隊(duì)在肝細(xì)胞癌患者隊(duì)列中共識(shí)別出937個(gè)TLS，其中成熟TLS的數(shù)量達(dá)69個(gè)。此前研究表明，成熟的TLS與多種實(shí)體瘤患者的預(yù)后改善及免疫治療療效的顯著提高密切相關(guān)，而未成熟TLS的臨床意義則仍存有爭(zhēng)議。
基于高分辨率的空間細(xì)胞信息與分子信號(hào)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)基于發(fā)育軌跡的全新分類模型，將未成熟TLS進(jìn)一步細(xì)分為“趨向成熟型”（預(yù)示未來(lái)有望成熟）和“偏離成熟型”（可能無(wú)法成熟）。同時(shí)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)TLS狀態(tài)的精準(zhǔn)區(qū)分。后續(xù)分析表明，“趨向成熟型”TLS中T細(xì)胞功能通路顯著激活，并與B細(xì)胞發(fā)生更緊密的相互作用，提示其在調(diào)控免疫治療反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為優(yōu)化免疫檢查點(diǎn)抑制劑的臨床應(yīng)用提供了新思路。
自主開(kāi)發(fā)的TLS鑒定流程，在肝細(xì)胞癌組織中原位鑒定TLS
02
鎖定關(guān)鍵調(diào)控因子，揭示免疫治療協(xié)同奧秘
通過(guò)深入數(shù)據(jù)挖掘，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞通過(guò)調(diào)控色氨酸代謝，顯著影響TLS的成熟。數(shù)據(jù)顯示，高TDO2（該基因編碼的酶負(fù)責(zé)開(kāi)啟色氨酸的代謝過(guò)程）表達(dá)區(qū)域更易形成“偏離成熟型”TLS；而在不同TLS類型中，B細(xì)胞的色氨酸代謝活性存在明顯差異，特別是在初始B細(xì)胞和生發(fā)中心B細(xì)胞中，“偏離成熟型”TLS呈現(xiàn)出色氨酸代謝活性顯著的空間富集。
研究團(tuán)隊(duì)在小鼠肝細(xì)胞癌模型中進(jìn)一步驗(yàn)證了這一發(fā)現(xiàn)：低色氨酸飲食不僅顯著提升了成熟TLS的密度，還改善了腫瘤內(nèi)的代謝環(huán)境。進(jìn)一步分析結(jié)果顯示，低色氨酸飲食或TDO2抑制劑均能夠增加成熟TLS數(shù)量，并與抗PD-1免疫治療產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，有效縮小腫瘤體積。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了色氨酸代謝在決定TLS成熟命運(yùn)及其對(duì)免疫治療反應(yīng)中的關(guān)鍵作用。
（上圖）未成熟TLS的不同命運(yùn)，受腫瘤微環(huán)境中色氨酸代謝水平的影響；（下圖）“趨向成熟型”TLS具有響應(yīng)免疫治療的潛力；實(shí)驗(yàn)表明限制色氨酸代謝和低色氨酸攝入，都可以與免疫治療協(xié)同增強(qiáng)TLS的成熟及抗腫瘤活性。
文章通訊作者、中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院副院長(zhǎng)匡銘教授表示：“我們目前致力于腫瘤三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)的研究，而高分辨率的空間組學(xué)技術(shù)為探索腫瘤免疫微環(huán)境提供了全新工具，使我們能夠在復(fù)雜、不規(guī)則的TLS結(jié)構(gòu)中洞察其內(nèi)在生物學(xué)規(guī)律，揭示了腫瘤微環(huán)境中色氨酸代謝對(duì)TLS成熟的決定性影響。這對(duì)腫瘤免疫治療意義重大?！?/p>
文章共同第一作者、華大生命科學(xué)研究院主任科學(xué)家白寅琪博士表示：“此項(xiàng)研究不僅闡明了TLS成熟與抗腫瘤免疫之間的內(nèi)在聯(lián)系，還突顯了腫瘤微環(huán)境中代謝途徑在調(diào)控免疫細(xì)胞功能中的關(guān)鍵作用。這為解釋為何部分患者對(duì)免疫療法反應(yīng)良好提供了新視角，同時(shí)為肝細(xì)胞癌及其它癌癥的早期診斷、治療反應(yīng)預(yù)測(cè)和新型免疫治療方案的開(kāi)發(fā)指明新方向，展現(xiàn)出廣闊的臨床轉(zhuǎn)化和市場(chǎng)應(yīng)用前景?！?/p>
Stereo-seq助力科研成果大爆發(fā)
以上研究展現(xiàn)了Stereo-seq在肝癌研究中的巨大潛力。值得一提的是，早在2023年6月，研究人員便基于Stereo-seq，結(jié)合單細(xì)胞建庫(kù)平臺(tái)DNBelab C4，首次解析了腫瘤細(xì)胞侵襲正常肝細(xì)胞過(guò)程中交界線周?chē)鷧^(qū)域的細(xì)胞組成、分子特征及交互作用，精確定義了以腫瘤邊界為中心500 μm寬的區(qū)域?yàn)槟[瘤“侵襲前沿區(qū)”，在腫瘤侵襲與進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究成果以封面形式發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell Research，為開(kāi)發(fā)肝癌治療新策略提供新見(jiàn)解。
腫瘤侵襲前沿區(qū)的細(xì)胞互作及促侵襲/轉(zhuǎn)移機(jī)制
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此外，2024年1月，研究人員使用Stereo-seq等技術(shù)，系統(tǒng)地描繪了肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）圖譜及胎肝成纖維細(xì)胞圖譜，首次鑒定出了一群參與HCC“癌-胚”重編程（onco-fetal reprogramming）過(guò)程的重要細(xì)胞類群POSTN+ CAF，并證明了POSTN+ CAF、FOLR2+ TAM和PLVAP+EC這三群“癌-胚”細(xì)胞的空間共定位關(guān)系，揭示了“癌-胚”重編程過(guò)程對(duì)HCC患者術(shù)后復(fù)發(fā)及治療耐藥的影響，為HCC的分層診療及開(kāi)發(fā)新的免疫治療策略提供了重要的分子靶點(diǎn)。點(diǎn)擊查看文章詳細(xì)解讀>>>
除了在肝癌上的應(yīng)用，Stereo-seq也在結(jié)直腸癌、乳腺癌、宮頸癌、糖尿病等高發(fā)疾病，以及生命發(fā)育、衰老再生、腦科學(xué)、植物研究等領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展，并助力科研人員在Cell、Science、Nature、Cell Research等期刊上發(fā)表了120余篇研究文章，其中，IF大于10的文章占比達(dá)到63%。
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依托Stereo-seq，華大時(shí)空組學(xué)推出了適用于新鮮冷凍樣本的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組FF V1.3、適用于石蠟包埋樣本的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組FFPE、適用于大尺寸組織的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組大尺寸芯片，以及時(shí)空蛋白轉(zhuǎn)錄組Stereo-CITE等產(chǎn)品解決方案，幫助科研人員進(jìn)一步提升研究的廣度與深度。
點(diǎn)擊查看時(shí)空組學(xué)產(chǎn)品解決方案
未來(lái)，華大時(shí)空組學(xué)將持續(xù)圍繞用戶需求與科研核心痛點(diǎn)，致力于開(kāi)發(fā)通用化、高性能的技術(shù)工具，賦能全球科研工作者開(kāi)展更廣、更深層次的多組學(xué)探索。目前，華大時(shí)空組學(xué)已與國(guó)內(nèi)外30余家頭部生物科技公司建立合作關(guān)系，形成覆蓋生命發(fā)育、疾病病理機(jī)制、腦科學(xué)及植物科學(xué)等多領(lǐng)域的時(shí)空組學(xué)服務(wù)生態(tài)圈。無(wú)論您是聚焦基礎(chǔ)生命過(guò)程解析，還是臨床疾病研究或農(nóng)業(yè)生物育種等方向，均可便捷對(duì)接國(guó)內(nèi)外合作機(jī)構(gòu)，高效開(kāi)展時(shí)空組學(xué)相關(guān)研究。
特別關(guān)注
2025年，“腫瘤3D圖譜創(chuàng)新研究和腫瘤數(shù)字化病理大科學(xué)計(jì)劃”燃動(dòng)開(kāi)啟，加碼賦能生命科研取得新突破。該計(jì)劃將進(jìn)一步聯(lián)合業(yè)內(nèi)專家和DCS生態(tài)合作伙伴，共同發(fā)起旨在理解和構(gòu)建腫瘤空間異質(zhì)性圖譜的“腫瘤3D圖譜創(chuàng)新研究計(jì)劃”及“腫瘤數(shù)字化病理大科學(xué)計(jì)劃”。
其中，“腫瘤3D圖譜創(chuàng)新研究計(jì)劃”將利用Stereo-CITE/Stereo-FF技術(shù)對(duì)腫瘤新鮮樣本進(jìn)行腫瘤組織的3D重構(gòu)，解析真實(shí)立體的腫瘤微環(huán)境特征，構(gòu)建大規(guī)模腫瘤3D數(shù)據(jù)庫(kù)；“腫瘤數(shù)字化病理大科學(xué)計(jì)劃”將利用Stereo-FFPE技術(shù)對(duì)腫瘤的FFPE樣本進(jìn)行大人群隊(duì)列的回顧性研究，聚焦具體的臨床問(wèn)題和科學(xué)研究方向。點(diǎn)擊了解計(jì)劃詳情>>>
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