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纤维母网状细胞在肺癌中生成保护性的瘤内T细胞环境

期刊:CellDOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.10.042

类型a:这篇文档报告了一项原创研究。

主要作者和机构
该研究的主要作者包括Lucas Onder、Chrysa Papadopoulou、Almut Lütge等人,通讯作者为Lucas Onder (lucas.onder@kssg.ch) 和 Burkhard Ludewig (burkhard.ludewig@kssg.ch)。研究由瑞士圣加仑州立医院免疫生物学研究所(Institute of Immunobiology, Kantonsspital St. Gallen)和苏黎世大学分子生命科学系(Department of Molecular Life Sciences, University of Zurich)等机构合作完成。论文发表于《Cell》期刊,出版时间为2025年1月23日。

学术背景
该研究属于肿瘤免疫学领域,聚焦于肺癌微环境中的成纤维细胞及其对T细胞免疫的影响。在癌症免疫治疗中,肿瘤微环境中T细胞的活性调控至关重要。然而,支持肿瘤浸润T细胞的关键成纤维细胞亚群的身份、分化路径和功能仍不明确。成纤维网状细胞(Fibroblastic Reticular Cells, FRCs)是淋巴器官中重要的基质细胞,它们通过形成物理网络和分泌因子调控免疫细胞的迁移、增殖和分化。研究者假设,在非小细胞肺癌(NSCLC)中,特定的FRC亚群可能生成保护性T细胞微环境,从而促进抗肿瘤免疫。

研究流程
本研究包含多个步骤,具体如下:
1. 样本获取与处理:研究使用了来自7名非小细胞肺癌患者的肿瘤组织样本,包括中央区域(CM)和胸膜下边缘区域(SM)。此外,还分析了实验性小鼠肺腺癌模型(LLC-GP33肿瘤)的样本。
2. 免疫组化与显微镜分析:通过免疫组化染色和高分辨率共聚焦显微镜观察,研究者检测了CCL19+ FRCs在三级淋巴结构(TLS)和T细胞轨迹中的分布,并量化了T细胞和B细胞簇的数量。
3. 单细胞RNA测序(scRNA-seq):对从患者肿瘤组织和小鼠模型中分离的FRCs进行了单细胞转录组分析,以确定不同FRC亚群的基因表达特征。
4. 细胞命运追踪实验:利用CCL19-Cre转基因小鼠模型,结合增强型黄色荧光蛋白(EYFP)标记,研究者追踪了FRCs的分化路径。
5. 功能性实验:通过白喉毒素(DT)介导的CCL19-Cre+细胞消融实验,研究者评估了FRCs对肿瘤特异性CD8+ T细胞反应的影响。
6. 数据分析:使用Monocle3算法进行分化轨迹推断,Slingshot算法进行拟时序分析,并通过生物信息学工具分析了FRC-T细胞互作网络。

主要结果
1. FRCs生成互联的T细胞微环境:研究发现CCL19+ FRCs在NSCLC中形成了复杂的三维网络,支持T细胞迁移和聚集。这些FRCs在TLS和T细胞轨迹中高度表达CCL19和CCL21,与CD8+ T细胞密切接触。
2. FRC亚群的分化路径:单细胞转录组分析表明,CCL19+ FRCs起源于血管周成纤维细胞前体(如平滑肌细胞和外膜细胞)。平滑肌细胞分化为血管周FRCs(PRCs),而外膜成纤维细胞分化为T细胞区FRCs(TRCs)。
3. FRCs对T细胞功能的调控:CCL19+ FRCs通过提供趋化因子(如CXCL12和CXCL16)、黏附分子(如ICAM1和VCAM1)和生长因子(如TGF-β)调控T细胞的迁移、激活和分化。
4. 功能性实验结果:消融CCL19-Cre+细胞导致肿瘤微环境中T细胞数量显著减少,抗肿瘤免疫反应减弱,肿瘤负荷增加。这表明FRCs对维持抗肿瘤T细胞活性至关重要。

结论与意义
本研究揭示了CCL19+ FRCs在肺癌微环境中生成保护性T细胞微环境的关键作用。这些FRCs通过形成物理网络和分泌因子调控T细胞的迁移、激活和分化,从而促进抗肿瘤免疫。研究不仅加深了对肿瘤微环境中基质细胞功能的理解,还为开发基于FRCs的免疫治疗策略提供了理论基础。例如,通过诱导局部CAF前体向PRC或TRC表型分化,可以增强抗肿瘤免疫反应。

研究亮点
1. 重要发现:首次系统描述了CCL19+ FRCs在NSCLC中的分布、分化路径和功能。
2. 方法创新:结合单细胞转录组分析、细胞命运追踪和功能性实验,全面解析了FRCs的生物学特性。
3. 研究对象特殊性:同时分析了人类NSCLC样本和实验性小鼠模型,确保研究结果的广泛适用性。

其他有价值内容
研究还探讨了FRCs在冠状病毒载体免疫治疗中的作用。通过接种表达FLT3L和GP33抗原的重组冠状病毒载体,研究者成功诱导了TLS的形成,并增强了抗肿瘤免疫反应。这一发现为未来开发新型肿瘤疫苗提供了重要参考。

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