肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是全球腫瘤相關性死亡的第三大原因,5年生存率僅18%及切除后的高復發(fā)率(5年高達70%)是HCC治療的難點【1】。近年來,以免疫檢查點抑制劑(Immune checkpoint blockade, ICB)為代表的免疫療法革新了癌癥治療格局,但在HCC中卻收效甚微【2】。腫瘤免疫微環(huán)境是影響ICB療效的直接因素,深入解析HCC免疫微環(huán)境,對于提高HCC免疫治療療效具有重要意義。近期,三級淋巴結構(Tertiary lymphoid structure,TLS)作為腫瘤中的免疫反應中心備受關注。TLS是后天形成于非淋巴器官中的異位淋巴組織,主要由T細胞、B細胞等多種免疫和基質細胞組成【3】。TLS根據(jù)生發(fā)中心結構的有無分為成熟和不成熟兩種狀態(tài)。成熟TLS已被報道與多種實體瘤患者的預后改善及ICB應答增強有關,但不成熟TLS對腫瘤的作用及臨床意義尚存在爭議,提示不成熟TLS可能存在未被識別的分子亞型【4-6】。此外,腫瘤中調控TLS成熟的關鍵因素仍不明確。系統(tǒng)解析HCC中TLS的免疫細胞共定位模式及細胞-微環(huán)境間互作機制,有望揭示TLS潛在的功能亞群并闡明TLS成熟的調控機制,為提高免疫治療療效、開發(fā)新的聯(lián)合治療策略提供思路。
2025年4月3日,中山大學附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科中心匡銘教授團隊、華大生命科學研究院劉石平教授團隊與中山大學中山醫(yī)學院唐忠輝教授團隊合作在Cancer Cell雜志在線發(fā)表了題為Spatial transcriptomics reveals tryptophan metabolism restricting maturation of intratumoral tertiary lymphoid structures的研究論文。該研究利用華大自主研發(fā)的高分辨率時空組學技術(Stereo-seq)描繪了HCC中TLS的全景發(fā)育圖譜,首次提出了不成熟TLS的全新分子亞型,并揭示了不同亞型在調控抗腫瘤免疫及免疫治療反應中的獨特特征;研究也闡明了色氨酸代謝在TLS成熟過程中的關鍵調控作用,為HCC治療反應預測和新型免疫聯(lián)合治療方案的開發(fā)提供了新思路。

研究中,作者納入了29例HCC患者的46個Stereo-seq樣本?;谝惶准勺詣踊b定流程,并結合病理圖像信息、TLS相關基因特征、基因空間共表達模式及免疫細胞簇的空間聚類方法,原位鑒定出937個TLS。進一步精準注釋出TLS內的31種細胞亞群,證實不同TLS在基因空間表達模式以及免疫和基質細胞亞群的組成、排列和共定位上具有高度異質性。
為了解析TLS不同的發(fā)育成熟階段及潛在的分子亞型,研究團隊構建了一個基于成熟TLS發(fā)育軌跡的全新分類模型,首次將不成熟TLS再分為趨向成熟型TLS(Conforming TLS)(具有潛在發(fā)育成熟傾向)和偏離成熟型TLS(Deviating TLS)(缺少發(fā)育成熟傾向)兩種亞型。趨向成熟型TLS具有與成熟TLS相似的抗腫瘤免疫,并且其抗腫瘤效應在免疫治療后增強,而偏離成熟型TLS則缺乏這些特征及變化。團隊進一步利用機器學習技術在bulk轉錄組測序數(shù)據(jù)中對不成熟TLS亞型實現(xiàn)精準分型,發(fā)現(xiàn)瘤內存在成熟TLS或富集趨向成熟型TLS均與HCC患者預后改善及ICB療效提高密切相關。
最后,研究團隊聚焦于HCC中TLS成熟的調控機制,發(fā)現(xiàn)偏離成熟型TLS內的B細胞及分布在偏離成熟型TLS周圍的腫瘤細胞均具有色氨酸代謝活躍的表型,且以色氨酸代謝關鍵限速酶TDO2的上調最為顯著。進一步通過體內外實驗證實高色氨酸代謝的腫瘤細胞通過限制B/T細胞的增殖、激活及分化來抑制TLS成熟;而靶向腫瘤色氨酸代謝可促進TLS成熟并抑制腫瘤進展及提高抗PD-1療效。
綜上所述,這項研究描繪了HCC中TLS的單細胞精度的全景發(fā)育圖譜,首次將不成熟TLS細分為趨向成熟型TLS和偏離成熟型TLS,并探討了其和HCC患者預后及ICB療效的關聯(lián);同時明確了高色氨酸代謝的腫瘤細胞可以抑制TLS成熟;靶向肝癌細胞色氨酸代謝是促進TLS成熟進而抑制腫瘤進展及提高抗PD-1療效的有效手段。為HCC及其他癌癥的治療反應預測和新型聯(lián)合免疫治療方案的開發(fā)提供新思路。

中山大學附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科中心匡銘教授、精準醫(yī)學研究院彭穗教授,華大生命科學研究院劉石平教授和中山大學中山醫(yī)學院唐忠輝教授為該論文的共同通訊作者。中山大學中山醫(yī)學院唐忠輝教授,華大生命科學研究院主任科學家白寅琪博士、副研究員方琦博士,中山大學中山醫(yī)學院博士后袁雨辰,中山大學附屬第一醫(yī)院在讀博士生曾千文和陳淑玲副主任醫(yī)師為共同第一作者。
https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.03.011
制版人: 十一
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