近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）王廣川團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海交通大學(xué)陳洛南團(tuán)隊(duì)及廣州實(shí)驗(yàn)室景乃禾團(tuán)隊(duì)的合作研究成果“CLIM-TIME identifies metastatic microenvironment modulators for T cell therapy response”。

該研究建立一種新型微環(huán)境空間擾動(dòng)篩選平臺(tái)——CLIM-TIME（CRISPR-Laser-captured microdissection Integration Mapping of Tumor Immune Microenvironment）。該平臺(tái)整合了CRISPR篩選、轉(zhuǎn)移腫瘤灶的激光顯微切割（LCM），并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、去卷積分析及免疫熒光檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)移腫瘤微環(huán)境的系統(tǒng)性空間解析。研究不僅系統(tǒng)揭示了腫瘤內(nèi)在突變與肺轉(zhuǎn)移微環(huán)境空間結(jié)構(gòu)及免疫治療應(yīng)答之間的因果聯(lián)系，還鑒定出重塑轉(zhuǎn)移灶微環(huán)境來提升T細(xì)胞浸潤(rùn)及治療療效的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

來源：Cell

腫瘤轉(zhuǎn)移是造成癌癥患者死亡的主要原因。轉(zhuǎn)移過程中形成的轉(zhuǎn)移瘤微環(huán)境是腫瘤細(xì)胞賴以生存的“生態(tài)系統(tǒng)”。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，微環(huán)境的特征和類型與免疫治療的效果密切相關(guān)，腫瘤細(xì)胞可通過內(nèi)在遺傳改變重塑特定的免疫微環(huán)境，建立免疫屏障，從而限制免疫治療的效果。然而，傳統(tǒng)腫瘤免疫篩選方法通常依賴組織消化，導(dǎo)致微環(huán)境空間信息的丟失。目前，對(duì)于“腫瘤內(nèi)在遺傳改變?nèi)绾嗡茉焯囟庖呶h(huán)境并最終決定免疫治療應(yīng)答”的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)仍然有限，相關(guān)研究手段亦亟待完善。

借助CLIM-TIME平臺(tái)，研究人員對(duì)391種常見抑癌基因缺失所形成的肺轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行了系統(tǒng)分析，涵蓋轉(zhuǎn)錄組特征、免疫細(xì)胞空間分布、免疫逃逸能力以及T細(xì)胞治療應(yīng)答等多個(gè)維度。研究團(tuán)隊(duì)將文庫(kù)基因驅(qū)動(dòng)形成的轉(zhuǎn)移瘤微環(huán)境劃分為七種類型。進(jìn)一步分析揭示了不同微環(huán)境類型的轉(zhuǎn)錄組特征。綜合分析表明，對(duì)T細(xì)胞治療耐受的轉(zhuǎn)移瘤主要呈現(xiàn)兩類微環(huán)境特征：“髓系細(xì)胞富集且T細(xì)胞排斥型（T-IE/M-II）”和“免疫荒漠型（immune desert, ID）”。其中，T-IE/M-II型微環(huán)境顯著富集膠原相關(guān)的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix, ECM）重塑通路以及細(xì)胞黏著斑激酶（FAK）等信號(hào)通路。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，Hippo信號(hào)通路中多個(gè)抑癌基因的缺失突變傾向于誘導(dǎo)形成T-IE/M-II的轉(zhuǎn)移灶微環(huán)境，并導(dǎo)致T細(xì)胞治療耐藥。以Nf2缺失為代表的機(jī)制研究顯示，此類轉(zhuǎn)移灶中T細(xì)胞浸潤(rùn)顯著減少，而髓系細(xì)胞浸潤(rùn)明顯增加，并伴隨膠原沉積增強(qiáng)。分子機(jī)制層面，Nf2缺失的腫瘤細(xì)胞不僅自身上調(diào)包括膠原交聯(lián)酶LOXL2在內(nèi)的一系列ECM相關(guān)基因的表達(dá)，還通過重塑微環(huán)境誘導(dǎo)募集的髓系細(xì)胞中ECM相關(guān)基因表達(dá)增強(qiáng)，并呈現(xiàn)M2樣免疫抑制特征，從而共同促進(jìn)T細(xì)胞排斥和功能耗竭。

臨床數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步表明，LOXL2高表達(dá)的轉(zhuǎn)移瘤患者T細(xì)胞浸潤(rùn)水平顯著降低，且對(duì)免疫治療反應(yīng)不佳。敲除LOXL2或突變其酶活性位點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)移灶中膠原沉積減少，髓系浸潤(rùn)減少而T細(xì)胞浸潤(rùn)增加，將“T細(xì)胞抵抗”型轉(zhuǎn)移瘤轉(zhuǎn)變?yōu)橹委燀憫?yīng)型。在多種小鼠及人源轉(zhuǎn)移瘤模型中，靶向敲除或小分子抑制LOXL2均顯著提升了TCR-T和CAR-T細(xì)胞治療的療效。

來源：Cell

總結(jié)來說，該研究首次在高通量尺度上建立了“腫瘤內(nèi)在遺傳擾動(dòng)—微環(huán)境結(jié)構(gòu)—免疫治療效果”之間因果聯(lián)系，為解析轉(zhuǎn)移瘤免疫治療耐藥提供了新的技術(shù)平臺(tái)。此外，基于上述因果框架，團(tuán)隊(duì)還利用機(jī)器學(xué)習(xí)找到了決定轉(zhuǎn)移瘤免疫狀態(tài)的因果基因，構(gòu)建了更加準(zhǔn)確的免疫治療應(yīng)答預(yù)測(cè)模型。相關(guān)發(fā)現(xiàn)為克服轉(zhuǎn)移瘤免疫治療耐藥、開發(fā)新型干預(yù)策略和治療靶點(diǎn)提供了重要理論依據(jù)。

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