虽然免疫检查点阻断(ICB)疗法的出现已经彻底改变了癌症治疗的方法，但这些治疗的疗效在不同患者中仍然存在较大差异。针对肿瘤微环境(TME)成分的额外阻断抗体，增强抗原对T细胞的递呈等新策略的应用都旨在提高ICB疗效，但这些新策略仅取得了渐进式的成功。在这些工作的同时，新兴的多组学技术揭示了对ICB的耐药性由广泛的肿瘤异质性和适应性导致，并伴有药物干预引起的肿瘤进化过程绕过了治疗手段。因此，我们需要更好地理解解释异质肿瘤上皮免疫微环境的起源、组装和动态变化的免疫调节过程。

皮肤基底细胞癌(BCC)是研究靶向治疗与上皮异质性和适应性之间相互作用的理想选择，因为它的发病率高，并且能够在治疗过程中从确切位置进行连续活检。当前工作集中在肿瘤上皮中心对靶向Hedgehog (HH)治疗的抗性机制。最近研究发现了一个由表面标记物LY6D标记的持久性BCC群体，它具有BCC和鳞状细胞癌的相似特征。局部环境信号和应用疗法决定了LY6D积累的动态变化，为新疗法的效果预测提供了一种明确的方法。

 

文章摘要

今年5月，由斯坦福大学研究团队基于皮肤基底细胞癌癌症发生和耐药机制的相关文章"Skin basal cell carcinomas assemble a pro-tumorigenic spatially organized and self-propagating Trem2+ myeloid niche"发表在《Nature Communications》上。本文基于PhenoCycler空间单细胞蛋白组学技术，结合单细胞测序，RNAScope，流式细胞术，质谱流式检测技术对肿瘤微环境的生态位和动态变化进行了详细描绘。

 

研究结果

1.BCC基质的空间特征预示着不同肿瘤间整体和局部的细胞邻域构成差异

研究者使用PhenoCycler单细胞原位空间组学对BCC样本和患者正常皮肤组织进行24个蛋白标记，用来检测肿瘤细胞构成与确认整体细胞邻域分布情况。对得到的超多标染色图进行细胞分割，荧光强度提取和聚类分析。最终确认关键细胞类型，分别是肿瘤上皮细胞（PanCK+），成纤维细胞（CD90+），内皮细胞（CD31+），免疫细胞亚型（HLA-DR+或CD3+），此外通过Ki67标记增值细胞发现患者间增值细胞比例差异不大。

 

对细胞进行聚类和分区域分析发现，下层肿瘤区域（LT）的增殖细胞增多，而上层肿瘤区域（UT）肿瘤上皮细胞增殖减少。无肿瘤而具有丰富的免疫细胞区域被称为免疫聚集区（IS）。IS，UT和LT在细胞邻域水平具有非常大的免疫细胞亚型，免疫细胞活动和空间分布差异。全局细胞邻域分析发现LT区域具有丰富的增殖期上皮细胞，这促进了肿瘤上皮细胞与HLA-DR+ 细胞和CD3+FOXP3+ Tregs细胞相互作用。

 

 

早期单细胞转录组与空间组学技术发现，在BCC中LYD6可作为HH治疗是否抵抗的标记物（LYD6+预示治疗抵抗）；LT区域被发现具有更少的LYD6+细胞。

 

 

2. 发现了一种HLA-DR+ITGAM+CD68+TREM2+巨噬细胞

研究人员通过单细胞测序对4个患者的肿瘤标本进行分析，发现三种HLA-DR+髓系细胞亚型，分别是CD207+郎格罕氏细胞，ITGAM+CD68高表达TREM2-巨噬细胞和ITGAM+CD68高表达TREM2+巨噬细胞。

 

研究人员对这种HLA-DR+ITGAM+CD68+TREM2+巨噬细胞非常感兴趣，TREM2是一种预后较差的标记物，TREM2+细胞数与抗PD1治疗失败相关。通过质谱流式分析同样发现了这种巨噬细胞的存在。

3. TREM2+细胞的空间成熟和组织构成跨越UT至LT轴

通过对单细胞测序结果的单片伪时间分析，发现了TREM-细胞向TREM+细胞转化的可能性。不同区域上的巨噬细胞分布存在空间差异，在高度增殖的LY6D- LT上皮附近，存在向CD68+TREM2+状态的髓系极化空间轴。

 

研究者构建了小鼠模型分析肿瘤微环境中髓系细胞的系统和成熟情况。与人类肿瘤组织中观察到的结果一致，髓系细胞存在状态的异质性，并同时存在M1型和M2型细胞。TREM2+巨噬细胞存在于人类组织和小鼠组织中。

 

Trem2+Vcam1+皮肤癌相关髓系细胞(SCAMs)不同于其他非癌症相关的Trem2+髓系细胞。BCC组织中的TREM2+细胞比例与其他肿瘤接近，而与正常或创伤皮肤组织有着较大的差异。Trem2+细胞增殖标记物的表达更高。由于这种细胞在BCC组织中独特的表达特征，这种细胞被称为皮肤癌相关髓系细胞(SCAMs)。ScATAC-Seq结果显示，与正常和创伤皮肤组织中的巨噬细胞相比，SCAMs的染色质具有非常大的构成差异。SCAMs在Ly6d- LT增殖邻域中作为肿瘤特异性Trem2+群体，提示这种细胞在TME中具有独特的作用。

 

4. SCAMs促进肿瘤生长

小鼠与类器官研究表明，基质中存在一种必要的成分促进肿瘤生长。对小鼠进行抗TREM2抗体注射发现，抗体注射促进了上皮细胞的动态增长，并且下调了Trem2的表达量。近期研究表明抗TREM2抗体注射可以提升抗PD1治疗的疗效。

SCAMs主要分布在LYD6-的肿瘤表皮细胞周围。在LYD6-肿瘤类器官中增加SCAMs细胞会促进类器官的生长。这表明SCAMs会促进特定类型肿瘤细胞的生长，在肿瘤的免疫抑制过程中，TREM2+巨噬细胞可能发挥了支持对肿瘤发展的作用。

随后，研究人员进一步对单细胞测序结果进行深入分析。信号转导研究发现SCAMs特异性的向Lyd6-肿瘤上皮细胞进行信号传递。研究人员发现，抗OSM抗体可抑制肿瘤的生长，在肿瘤上皮细胞内，最丰富的是Stat3而不是Stat5信号，很少或没有检测到Stat5a。这些结果区分了SCAMs与先前鉴定的毛发干细胞（trichophages）的作用机制差异，突出了不同Stat介导的激活特定环境功能。此外，这些结果确定了促进肿瘤增殖的直接机制，扩展了TREM2+巨噬细胞在已知的免疫抑制之外的功能。

 

5.自我繁殖的髓系免疫细胞生态位中的肿瘤组装

研究表明，即使在继发性肿瘤完全分离、移植和改造的压力下，SCAMs也能在肿瘤微环境中维持自己。TME产生了一个高度专业化的生态位，可以驱动SCAMs的自我保护，这种自爆保护是Trem2+依赖的。Cd45.2+细胞可以维持更多SCAMs存在的状态。这一数据表明肿瘤本身可以诱导SCAM的形成。

 

 

本文通过PhenoCyler单细胞原位空间组学对BCC组织中的细胞邻域构成和生态位状态进行了详尽的描绘。联合单细胞测序发现一种特殊的SCAMs细胞，并对这种细胞对肿瘤生长的促进作用和机制，以及其中涉及的通路进行了深入研究。为提高肿瘤免疫治疗疗效提供了更多的可参考思路。

参考文献

1.Daniel Haensel et al. Skin basal cell carcinomas assemble a pro-tumorigenic spatially organized and self-propagating Trem2+ myeloid niche. Nature Communications volume 14, Article number: 2685 (2023)

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