樊嘉院士团队在肝癌研究领域又一新突破!首次揭示肝癌原发肿瘤和早期复发肿瘤的免疫微生态系统存在显著差异

2020
12/29

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复旦中山医院
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原发性肝癌(简称“肝癌”)是世界上最常见的恶性肿瘤之一。我国每年新诊断的肝癌约占全球一半以上,其发病率在我国恶性肿瘤中位居第四位,死亡率第二位。

原发性肝癌(简称“肝癌”)是世界上最常见的恶性肿瘤之一。我国每年新诊断的肝癌约占全球一半以上,其发病率在我国恶性肿瘤中位居第四位,死亡率第二位。目前,手术是肝癌根治性治疗的最主要手段,但术后5年内复发转移率高达60-70%。早期肿瘤复发是指手术后两年内出现的复发,占肝癌术后复发的三分之二以上,预后差。探索肝癌术后复发和转移的相关机制,有助于发现更有效的肝癌治疗新策略。

 

2020年12月23日,国际顶级生物学期刊《Cell》在线发表了复旦大学(中山医院)肝癌研究所樊嘉院士团队与深圳华大生命科学研究院合作的最新成果“早期复发肝癌微生态系统的单细胞全景分析”。复旦大学附属中山医院樊嘉院士、杨欣荣主任医师、深圳华大生命科学研究院刘石平研究员为本文共同通讯作者,孙云帆主治医师、吴靓博士、钟裕博士、周恺乾博士、侯勇研究员为本文共同第一作者。

 

该研究首次揭示肝癌原发肿瘤和早期复发肿瘤的免疫微生态系统存在显著差异。在肝癌早期复发瘤内,负责免疫识别的树突状细胞(DC)和负责免疫攻击的CD8+ T细胞数量更多,而发挥免疫抑制作用的调节性T细胞数量更少,提示早期复发肝癌的免疫逃逸机制有别于肝癌原发瘤。早期复发肿瘤中浸润的CD8+ T细胞特征性表达KLRB1(CD161)基因,它们具有固有免疫样、低细胞毒和低克隆扩增的表型。这类CD161+CD8+ T细胞的未激活状态导致免疫监视和杀伤作用的失效,是肝癌术后早期复发的重要原因之一。早期复发瘤内的CD161+ CD8+ T细胞数增多与术后预后不良显著相关。同时,早期复发肿瘤中的肿瘤细胞上调免疫检查点分子PD-L1。配体受体互作分析表明复发肿瘤细胞PD-L1与DC的CD80分子互作相关性最为显著。由于PD-L1与DC表面CD80结合的亲和力高于CD8+ T细胞表面CD28分子与DC表面CD80结合的亲和力,即当PD-L1和CD28同时存在时,CD80将优先结合PD-L1。这将导致DC对CD8+ T细胞的共刺激信号被竞争性抑制,进而阻断了抗原递呈过程,抑制CD8+ T细胞的活化。樊嘉院士做了个形象的比喻,这样一来原本执行教育CD8+ T细胞杀肿瘤功能的DC被复发肿瘤细胞黑化,导致其无法被有效激活执行杀伤的功能。

 

本研究从单细胞水平系统解析了肝癌原发和复发肿瘤的免疫微生态差异,揭示了早期复发肝癌特征性免疫图谱和免疫逃逸机制,为进一步提升肝癌免疫治疗的疗效和寻找有效肝癌复发转移防治新策略提供更多理论依据和实验证据。

 


 
 

Cell重磅!

肝脏里的谍战剧情曝光

揭示早期复发肝癌的免疫微环境与肿瘤免疫逃逸机制

原发性肝癌,简称肝癌,在我国是高发恶性肿瘤,每年新检出病例占全球一半以上,致死率居高不下,成为临床肿瘤研究的前沿热点。而复发性肝癌,在肝癌手术后5年内发生率高达60%~70%,其中有2/3是在术后2年内复发(早期复发),成为影响患者预后的关键因素,也是临床研究中的难点。

2020年12月23日,Cell刊发了一项复发肝癌相关的重磅研究成果,复旦大学(中山医院)肝癌研究所樊嘉院士团队与深圳华大生命科学研究院合作,采用单细胞RNA测序技术,从单细胞水平上揭示了早期复发性肝癌的免疫特征和肿瘤免疫逃逸机制。

该项研究为肝癌免疫治疗所作的理论贡献自不必说,当中揭示的复发性肝癌肿瘤细胞与免疫系统博弈的微观过程更是堪比精妙的谍战情节。

让我们一睹为快!

起先,研究团队发现复发性肝癌与原发性肝癌的免疫细胞类群分布有差异。

在早期复发的肝癌肿瘤当中,3种与肿瘤免疫相关的免疫细胞数量有显著差异:负责免疫识别的树突状细胞(DC)和负责免疫进攻的CD8+ T细胞数量更多,而发挥免疫抑制作用的调节性T细胞数量更少。

 
 

表面看来,在复发性肝癌当中,机体对肿瘤细胞的免疫识别和攻击能力应该更强,肿瘤细胞逃逸的可能性更小。但这明显与实际情况不相符。研究团队推断,复发性肝癌的肿瘤免疫逃逸机制与原发性肝癌不一样。

之后,研究团队发现,在复发性肝癌当中,肿瘤细胞狡猾得超乎意料。

01

假扮平民,蒙混过关

复发性肝癌当中的肿瘤细胞蒙混过关,免疫系统不易察觉

在复发性肝癌当中,有大约50%的CD8+ T细胞来自原发性肝癌,它们有免疫记忆,可以对抗原快速进行二次打击,发挥高效的免疫杀伤作用。

但在复发性肝癌中,这些CD8+ T细胞却始终处于未激活状态,细胞毒性低,克隆扩增数量少,根本没有发挥免疫杀伤功能。这是什么缘故?

 
 
 

原来,复发性肝癌的肿瘤细胞是一支非常狡猾的队伍,它们也来自于原发性肿瘤细胞,但却是一个不起眼的少数派分支,容易被免疫系统忽略。具备免疫记忆的CD8+ T细胞并不认识它们,最终放任这些肿瘤细胞生长,复发肿瘤就不再受控。

02

“教官”半路去喝酒,“新兵”空转悠

复发性肝癌当中的肿瘤细胞迷惑“教官”,“新兵”得不到训练,预备方案也失效了

在原发性肿瘤当中,机体原本有一套机制来补足上述的免疫漏洞,那就是依靠DC细胞识别肿瘤抗原,指导新的CD8+ T细胞发挥免疫杀伤功能。

然而,复发性肝癌当中的肿瘤细胞也发展出了对策,它们大量表达PD-L1分子,优先与DC细胞结合,导致DC细胞被占位,无法将免疫激活信号传递给还未受过免疫训练的CD8+ T细胞,使得新来的CD8+ T细胞不能被激活,也就发挥不出免疫杀伤功能。

 
 
 

该项研究首次从细胞层面揭示复发肝癌当中肿瘤细胞与免疫细胞的精妙对战,让人忍不住感叹,肿瘤细胞不仅有强烈的求生欲,还有非常智慧的生存机制。单细胞测序技术为微观解读细胞的行为与免疫机制提供了全新的工具,使得我们能更好地了解复发肿瘤的免疫特性,从而有可能从肿瘤复发监控和用药方面更好地应对。


 

复旦大学附属中山医院与华大基因共建“中•华精准医学中心”成立5年来,在多组学基础科研、临床检测应用以及学术交流、人才培养等方面取得显著成效,尤其在肝癌精准医学研究领域,双方合作在Cell、Journal of Hepatology、Nature Communications等杂志发表多项重要成果,未来双方将充分发挥中山医院在肝胆肿瘤临床诊治的特色和华大高通量多组学前沿研究技术的优势,进一步围绕肿瘤精准医学的关键科学和临床问题开展系统的合作研究。该课题得到了国家自然科学基金、上海市创新集群和广东省自然科学基金等资助,以及顿慧医疗的技术支持。

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关键词:
生态系统,复发性,肝癌,肿瘤,免疫,复发,细胞

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