news 2026/7/1 20:39:46

Cancer Cell|空间单细胞蛋白组解析淋巴结转移过程中的肿瘤微环境重塑机制

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张小明

前端开发工程师

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Cancer Cell|空间单细胞蛋白组解析淋巴结转移过程中的肿瘤微环境重塑机制

淋巴节(LN)转移是癌症进展和不良预后的关键指标。传统观点认为LN转移仅是癌细胞扩散的"中转站",但近年研究表明,LN定植可能主动诱导全身性免疫抑制,促进远处转移。LN作为抗原呈递和T细胞活化的关键场所,其免疫功能在肿瘤微环境(TME)中的改变机制尚不完全清楚。近期,《Cancer Cell》发表了一篇题为“Lymph node colonization induces tissue remodeling via immunosuppressive fibroblast-myeloid cell niches supporting metastatic tolerance”的研究论文。该研究利用PCFCODEX)空间单细胞蛋白组系统阐明了LN定植如何重塑LN微环境的结构和免疫功能,揭示了促进转移耐受的细胞和分子机制。尤其重点关注了癌症相关成纤维细胞(CAF)和髓系细胞的互作在LN转移耐受中的关键作用。

该研究的发现队列纳入了78例头颈鳞状细胞癌(HNSCC)患者,其中49例淋巴结阳性(N+),29例淋巴结阴性(N-)。样本类型包括了配对的原发肿瘤样本(Primary Tumors, PT)、转移淋巴结的肿瘤侵润区域(LN.met)、转移淋巴结的相邻非肿瘤区域(LN.adjacent)、无肿瘤淋巴结(LN.benign)。总共获取了上述样本的390个核心组织区域,制备了3张组织芯片(TMA)用于PCFCODEX)空间单细胞蛋白组分析

PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组总共检测了53种抗体,诠释了150多万个细胞,鉴定了21种主要的细胞类型。整体水平上揭示了巨噬细胞、CAF和浆细胞在恶性组织中显著富集,而B细胞和CD4+ T细胞在无肿瘤淋巴结(LN.benign)中显著增加。

研究者通过高维空间分析,包括细胞邻域分析、细胞邻域交互分析、细胞社区分析等方法,揭示了转移淋巴结的肿瘤侵润区域(LN.met)中形成独特的髓系细胞-CAF富集的细胞邻域。这种免疫抑制微环境与淋巴滤泡(LNF)和滤泡周围T细胞区(PFTZ)形成空间交互,相交区域伴随T细胞功能障碍和Treg活化。这些结果说明了髓系细胞-CAF组成的结构导致了邻近区域的T细胞功能异常。为了揭示分子变化,部分样本开展了空间转录组分析,发现了TGF-β1和CXCL10在LN.met中显著富集,虽然CXCL10与效应T细胞浸润相关,但TGF-β1与免疫抑制性Treg富集相关。

为了验证上述微环境特征,在独立的验证队列中纳入了7例淋巴结阳性HNSCC患者,4例淋巴结阴性HNSCC患者和27例非肿瘤患者。选取淋巴结组织核心区域,制备了1张组织芯片进行PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组结果发现了一致的空间结构特征。

为了揭示人类样本中的发现是否在小鼠模型中重现,研究利用了B16-F0黑色素瘤淋巴节转移模型,每只小鼠选取4-6个不同淋巴结。PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组检测了49种抗体,对小鼠淋巴结进行全组织切片成像分析。PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组分析了300多万个细胞,注释了24种主要的细胞类型。结果发现了淋巴结转移区域中cDC1和记忆CD4+ T细胞显著减少,CD169+巨噬细胞和MHC-II+巨噬细胞缺失,滤泡树突状细胞(FDCs)消失。空间结构分析揭示了转移区域形成独特的髓系细胞CD90+ CAF肿瘤细胞组成的微环境结构。总之,研究揭示了髓系-CAF富集微环境在人和小鼠中均存在,空间组织模式的相似性验证了模型的临床相关性。

最后,为了分析原发肿瘤中哪些微环境特征与淋巴结转移具有相关性,研究对比分析了淋巴结阳性和阴性患者的原发肿瘤样本。研究发现了淋巴结阳性患者的肿瘤组织中CD4+ T细胞显著富集,而淋巴结阴性患者则富含浆细胞生态位。在淋巴结阳性的原发肿瘤中,T细胞中PD-1表达水平更高,而Treg有较高的Ki67和IL-10表达水平。相应地,在淋巴结阳性肿瘤的树突状细胞和巨噬细胞中检测到升高的IL-10和PD-L1水平,而CAF表达更高的IL-10和骨膜蛋白表达。更值得注意的是,淋巴结阳性患者的原发肿瘤中富集着由缺氧肿瘤细胞与巨噬细胞、Treg及CD8+ T细胞相互作用形成的生态位网络,而在淋巴结阴性原发肿瘤中,基质细胞与浆细胞之间存在更强的相互作用网络。

总结与讨论

这项研究通过高维的PCF(CODEX)空间单细胞蛋白组方法,深入揭示了头颈鳞状细胞癌中肿瘤-免疫-基质相互作用的复杂性,特别是其在预测淋巴结转移中的重要作用。研究不仅提供了新的科学见解,还具有重要的临床转化潜力,为改善头颈鳞状细胞癌患者的诊断和治疗提供了新的途径。这项工作的创新性在于将先进的空间生物学技术应用于临床常规样本,为肿瘤微环境研究树立了新的标准,并为精准医疗时代的癌症治疗提供了重要的科学基础。

华盈生物空间多模态研究体系

PCF空间单细胞蛋白组成像示例

相关文献

Haist M. et al.Lymph node colonization induces tissue remodeling via immunosuppressive fibroblast-myeloid cell niches supporting metastatic tolerance.Cancer Cell. 2026. DOI: 10.1016/j.ccell.2026.01.003.

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