PhenoCycler单细胞原位空间组学技术超多重免疫荧光成像，探索肿瘤细胞外基质对肿瘤免疫识别的调节作用
虽然免疫检查点阻断疗法已被证明在部分癌症中非常成功，但这些疗法的靶点并不存在于大多数乳腺癌中。目前的研究仍不能解释为什么乳腺癌中的免疫检查点表达有限，在这类癌症中如何激活免疫系统仍是一个没有明确答案的问题。尽管在乳腺癌中缺乏可用作治疗靶点的免疫检查点，转录组测序结果显示大部分乳腺癌显示出免疫活性，一半以上的乳腺癌显示出中到高度的淋巴细胞浸润，75%的乳腺癌含有三级淋巴结构（TLS）。
新出现的证据表明，肿瘤细胞外基质 (ECM) 除了在调节肿瘤本身功能和周围基质行为方面的已知作用外，还可能在肿瘤-免疫相互作用中发挥作用。具有高免疫浸润的乳腺肿瘤具有独特的 ECM 特征，并且 T 细胞排斥与特定的 ECM 特征有关。此外，在乳腺肿瘤中发现的少数特定 ECM 或 ECM 相关分子，包括半乳凝素1和3、TGFβ 和层粘连蛋白332与免疫抑制有关，这表明 ECM 和 ECM 相关分子可以在抗肿瘤免疫中发挥调节作用。这些证据提出了靶向调节肿瘤-ECM相互作用，以增强免疫治疗疗效，并增加患者从这些疗法中受益的可能性。此外，既往研究表明EMC中的胶原蛋白会促进 PD-1/PD-L1 抗性，整合素 αVβ6 和 αVβ8 被认为可调节免疫逃避。
尽管一系列的研究表明免疫浸润和肿瘤基质之间存在联系，但尚不清楚 ECM 是否可以直接影响免疫系统清除肿瘤的最终步骤。为了研究ECM底物是否具有控制 T 细胞清除恶性乳腺癌细胞的能力，来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员对此进行了研究，并将研究成成果“Extracellular matrix modulates T cell clearance of malignant cells in vitro“发表在的Biomaterials杂志上。
在文章中，研究者比较了培养的恶性细胞与来自健康动物的不匹配的 T 细胞的存活率，结果显示虽然纤连蛋白或玻连蛋白促进了有效的肿瘤清除，但胶原蛋白 4 (Col4) 抑制了 T 细胞介导的杀伤。RNAseq 显示 T 细胞相关基因的表达被培养基加入Col4后抑制，免疫抑制细胞因子被培养基加入Col4后上调。体内数据也显示，与 Col4 高剂量区的 T 细胞相比，Col4 贫乏区的 CD8+ T 细胞更可能接触非分裂期肿瘤细胞，提示该基质蛋白可能在乳腺癌的“免疫冷”表型中起关键作用。
为了确定 Col4胶原蛋白与体内 T 细胞功能之间的关系，研究人员对在 BALB/c 同基因宿主中原位生长的 MCC 肿瘤的组织切片进行了PhenoCycler（原CODEX）10个标志物免疫荧光原位成像实验。通过PhenoCycler实验观察到 CD4+ 和 CD8a+ T 细胞与肿瘤周围和肿瘤实质中的血管结构高度关联，如 CD4和 CD8a 与 CD31 的共定位所示(图A)。研究发现，平均而言CD4+ 或 CD8+ 细胞比 CD4- 和 CD8- 细胞更高的更倾向于出现在 Col4 染色周围（图B）。然后，我们使用无偏聚类来识别肿瘤内的非T细胞群，并发现了两个 CD31 血管系统群和三个 Ki67 和 MHC 表达不同的肿瘤细胞群（图D和E）。之后进行了空间分析以确定细胞群之间的接触频率（图 G 和 H）。结果发现，与 Col4Hi T 细胞相比，Col4Lo T 细胞更可能显示 Ki-67 染色并且不太可能接触复制的肿瘤细胞，这与转录组测序结果一致。
本研究结合了体外实验与体内实验，应用了转录组测序，PhenoCycler单细胞原位空间组学技术进行超多重荧光成像以及单细胞测序等多种方法，对细胞外基质对肿瘤-免疫细胞相互作用的影响进行研究，补充了肿瘤微环境研究中细胞外基质作用的研究，为复杂的肿瘤微环境研究提供了新的视野。使用PhenoCycler单细胞原位空间组学技术进行超多重免疫荧光原位成像，可以在组织原位标记多种研究靶标，并对靶标的表达强度，其所代表的细胞亚型的空间位置关系和相互作用进行深入研究。
参考文献
1.Extracellular matrix modulates T cell clearance of malignant cells in vitro. Biomaterials. Volume 282, March 2022, 121378.
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