单细胞转录组揭示构建保护性T细胞环境的新机制
编者按
最新发表于《Cell》的研究利用单细胞转录组测序技术，揭示了非小细胞肺癌中表达CCL19的成纤维网状细胞（FRCs）如何形成支持T细胞活动的独特微环境。这项研究不仅阐明了FRCs在肿瘤内的分化路径及其与T细胞的互作网络，还展示了FRCs对增强抗肿瘤免疫反应的重要性。单细胞转录组技术的应用为深入理解肿瘤微环境提供了关键发现，为开发更有效的抗癌策略开辟了新途径。
01 研究背景
在肿瘤微环境中对T细胞活性进行严格调控，对于生成有效的抗肿瘤免疫反应至关重要。然而，构成促进肿瘤浸润性T细胞的关键成纤维细胞微环境内的细胞类型、分化过程及其功能仍不明确。
02 文章详情
文章题目：Fibroblastic reticular cells generate protective intratumoral T cell environments in lung cancer
中文题目：成纤维网状细胞在肺癌中产生保护性的肿瘤内 T 细胞环境
发表时间：2024.11
期刊名称：Cell
影响因子：45.5
实验平台：10x Genomics单细胞转录组测序
DOI：10.1016/j.cell.2024.10.042
03 研究结果
1.成纤维网状细胞在肺癌中支撑相互连接的T细胞环境
在非小细胞肺癌（NSCLC）中，脏层边缘（SM）和中心边缘（CM）的免疫细胞分布不同。CM区域有更复杂的免疫细胞聚集，并形成延伸到肿瘤实质中的T细胞路径。表达趋化因子CCL19和CCL21的成纤维网状细胞（FRCs）与T细胞直接接触并形成广泛的网络，为T细胞提供了结构基础。这些FRCs不仅在TLS中与T细胞互动，还在血管周围区域形成支持T细胞的微环境。
Fig1. NSCLC中CCL19+ FRCs亚群
2.FRC-CD8+ T细胞相互作用的分子通路
CCL19+ FRCs和周细胞（PRCs）通过多种信号网络与CD8+ T细胞相互作用，包括趋化因子CXCL12、CXCL16以及粘附分子VCAM1和II型干扰素等。这些相互作用促进了特定微环境的发展，支持了CD8+ T细胞的功能和活性。FRCs在这一过程中起着关键作用，它们通过这些分子网络调控T细胞的激活和分化。
Fig2. NSCLC中互联T细胞环境的拓扑结构
3.FRC亚群在NSCLC中的分化路径
单细胞转录组测序分析显示，在NSCLC中，血管周成纤维细胞是CCL19+ FRCs和PRCs的前体。壁细胞形成PRC轨迹，而外膜成纤维细胞（AdvFBs）则是FRCs轨迹的起源。这两种分化路径表明，肿瘤内PRCs和FRCs分别源自不同的前体细胞，并沿着独特的发育路径克隆分化。
Fig3. NSCLC中FRC与T细胞间的相互作用
4.小鼠肺癌中成纤维网状细胞的分化
利用谱系追踪技术验证了小鼠肺癌模型中Ccl19+前体细胞向FRCs分化的路径。实验显示，Ccl19-EYFP+ 细胞在病毒载体介导的免疫后形成了肿瘤内的TLS FRCs，这些细胞与CD8+ T细胞密切互动，并在肿瘤生长晚期阶段由其前体细胞通过克隆增殖发展而来。这进一步证实了FRCs在肿瘤微环境中的重要性。
Fig4. NSCLC中FRC的分化轨迹
5.基于冠状病毒载体的抗肿瘤疫苗诱导TLS形成
使用表达病毒抗原gp33和髓系细胞激活细胞因子Flt3l的重组鼠冠状病毒载体对携带LLC-gp33肿瘤的小鼠进行免疫接种，可以诱导肿瘤周围TLS的形成。这些TLS由FRCs支持并与CD8+ T细胞聚集。进一步的基因表达分析显示，这种免疫接种能够促进免疫调节因子的表达，从而快速建立有效的免疫细胞微环境。FRCs在这一过程中发挥了重要作用，支持了TLS的形成和T细胞的激活。
Fig5. 小鼠肺肿瘤中Ccl19+ FRC亚群
6.Ccl19-Cre+ 肿瘤FRCs为T细胞提供支持
通过DT介导的方法消融Ccl19-Cre+ FRCs，发现这些细胞对于维持肿瘤内CD8+ T细胞的数量和功能至关重要。存在FRCs时，肿瘤特异性CD8+ T细胞表现出更高的活性，包括细胞毒性、增殖和存活能力增强。此外，FRCs还促进了肿瘤浸润性T细胞的效应功能，表明FRCs在肿瘤微环境中对保护性抗肿瘤免疫反应有重要作用。
Fig6. 冠状病毒载体免疫治疗中的Ccl19+ FRC亚群
04 主要结论
本研究利用单细胞转录组测序技术发现，在人类非小细胞肺癌中，表达CCL19的成纤维网状细胞（FRCs）能够形成相互连接的T细胞环境（TEs），这些环境包括三级淋巴结构及T细胞迁移路径。通过分析TEs中FRC与T细胞之间的互作网络，我们识别出一系列调控CCL19+成纤维细胞特异性分化以及T细胞激活途径的分子机制。在小鼠模型中的研究表明，TEs内的FRCs来源于壁层和平滑肌前体细胞。实验还发现，当肿瘤内部的FRC前体被清除时，抗肿瘤T细胞活性显著下降，从而削弱了基于冠状病毒载体的免疫疗法对肿瘤的抑制效果。综上所述，肿瘤微环境中特定的FRC微环境对于调节抗肿瘤T细胞免疫反应的质量和强度起着关键作用。
> 参考文献：
Onder, Lucas et al. “Fibroblastic reticular cells generate protective intratumoral T cell environments in lung cancer.” Cell, S0092-8674(24)01259-5. 19 Nov. 2024.
