003-肿瘤3大研究方向之-免疫浸润环境探索
2017-肝癌
doi：10.1016/j.cell.2017.05.035
北大张泽民研究组、首都医科大学彭吉润研究组、美国AMGEN公司欧阳文君研究组在Cell杂志发表了题为“Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing” 的研究论文，通过对超过5000个T细胞的单细胞测序数据及分析，首次在单细胞水平上描绘了肝癌微环境中的免疫图谱，发现可能的肝癌靶点基因并初步验证了个别基因的功能。在单细胞水平对肝癌肿瘤微环境中T淋巴细胞的转录组及T细胞受体(TCR)序列进行综合分析，基于生物信息学分析，通过对T细胞进行亚群分类、发展轨迹分析及比较不同亚群中T细胞克隆的分布，来探索不同亚群之间的关系并鉴定每个亚群特异的基因表达，从而揭示肿瘤中的T细胞在功能、分布和发展状态等方面的独特性质。基于TCR数据分析，该研究发现肝癌内存在大量肿瘤组织特异的克隆增生的T细胞，但是这些细胞大多处于耗竭状态，从而揭示了肿瘤细胞逃逸免疫监视的原因。
2018-乳腺癌
doi: 10.1016/j.cell.2018.05.060.
来自美国纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的Dana Pe’er研究团队于2018年8月在Cell期刊上发表了题为“Single-Cell Map of Diverse Immune Phenotypes in the Breast Tumor Microenvironment”的研究文章，利用单细胞测序技术对乳腺癌组织中免疫细胞的异质性进行了全面揭示，绘制目前规模最大免疫细胞图谱，并重点针对乳腺癌肿瘤微环境中T细胞和巨噬细胞的表型扩增现象进行了分析和解读。
使用单细胞RNA测序分析了来自8位原发性乳腺癌患者的45,000个免疫细胞，同时也添加了正常乳腺组织、血液和淋巴结中的免疫细胞作对照；开发了预处理流程SEQC和贝叶斯聚类和归一化方法Biscuit；观察到正常免疫细胞与肿瘤组织中免疫细胞之间有显著相似性，但后者针对肿瘤微环境出现特异性连续表型扩展；对另外**27,000个T细胞的成对单细胞RNA和T细胞受体（TCR）**测序，结果揭示了TCR组合使用对表型多样性的影响。所观察到的T细胞状态的连续性变化颠覆了之前较少分化或激活离散状态形成的肿瘤微环境经典概念。结果支持T细胞连续活化模型，但不符合癌症中的巨噬细胞极化模型。
2018-肺癌
DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-018-0045-3
2018年6月25日，北京大学张泽民课题组联合北京大学第三医院闫天生团队在Nature Medicine杂志发表了题为Global characterization of T cells in non-small-cell lung cancer by single-cell sequencing的研究论文。在该研究中，研究人员对来自14个药物治疗前非小细胞肺癌患者的外周血、癌旁组织和癌组织的12,346个T细胞进行了单细胞转录组测序。基于T细胞的转录组数据及T细胞受体（TCR）序列，通过生物信息学手段分析细胞的亚群分类、组织分布特征、肿瘤内群体异质性及药物靶基因表达情况，该研究鉴定了跨组织分布的T细胞类群、肿瘤浸润T细胞的组成及亚群间潜在的状态转换关系，提出了新的肺腺癌临床标志物，也为免疫治疗特异性地靶向T细胞亚群提供了新的思路
2018-结直肠癌
doi: 10.1038/s41586-018-0694-x
北京大学张泽民团队联合美国安进公司（Amgen）欧阳文军团队与北京大学人民医院申占龙课题组发表于 2018 年 10 月 29 日的Nature上：Lineage tracking reveals dynamic relationships of T cells in colorectal cancer
1986 年，Rosenberg 研究组首先提出了肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的概念，这种细胞是肿瘤组织中分离出来的浸润淋巴细胞，其细胞表型具有异质性，绝大多数细胞 CD3 阳性。依据来源的不同，CD4+ 与 CD8+ 类型的比例有所差异。张泽民团队开发了 STARTRAC 技术（Single T-cell Analysis by Rna-seq and Tcr TRACKing）观察了来自12例结直肠癌初治患者外周血、癌组织及癌旁组织的11138 个 T 细胞进行了单细胞全长转录组测序和分析，揭示了结直肠癌中20类具有不同功能特性的T细胞亚类的动态变化关系。
2019-乳腺癌
doi: 10.1016/j.cell.2019.03.005.
2019年5月16日，来自于苏黎世大学分子生命科学研究所的Johanna Wagner等在 Cell 发表题目为：A Single-Cell Atlas of the Tumor and Immune Ecosystem of Human Breast Cancer的文章。采用了单细胞蛋白组学研究的理念，通过质谱流式细胞技术（Mass Cytometry）的方法，标记了73种抗体后通过质谱流式细胞技术的方法检测了大约2600万个细胞，这些细胞分别来自于144例乳腺癌患者的肿瘤组织（基本覆盖所有临床亚型），46例癌旁组织和4例通过乳腺成形术得到的正常乳腺组织。结果发现：肿瘤组织中存在着大量的T淋巴细胞和骨髓来源的细胞；PD-L1+的TAMs和耗竭的无功能的T细胞在ER受体阳性亦或是ER阴性的高危患者标本中数量较多，表明了这些抑制性分子与肿瘤的不良预后密切相关。 ERa+的细胞在ER+型的肿瘤患者中数量差别明显，在Luminal B型肿瘤中ERa+肿瘤细胞的数量与PD-L1阳性的TAM以及耗竭T细胞的数量具有显著的相关性，表明肿瘤细胞的表型与肿瘤浸润性免疫细胞的表型存在相互影响相互干扰的情况，它们相互作用，形成了各自特有的肿瘤微生态系统。
2019- 鳞状细胞癌
doi: 10.1016/j.cell.2019.03.025.
Howard Hughes Medical Institute、Memorial Sloan Kettering Cancer Center等实验室在2019年5月16发表在cell上：Adaptive Immune Resistance Emerges from Tumor-Initiating Stem Cells
实验设计了一种鳞状细胞癌（SCC）的皮肤癌模型，利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和谱系示踪，研究者发现响应转化生长因子β（TGF-β）的tSCs在抗ACT方面具有优势；在恶性肿瘤期间，tSCs选择性地获得CD80；接触细胞毒性T淋巴细胞抗原-4（CTLA4）时，表达CD80的tSC直接抑制细胞毒性T细胞活性。结果表明：tSCs成为激活免疫检查点通路的关键。
2019-淋巴瘤
doi: 10.1158/2159-8290.CD-18-1393.
哈佛医学院、博得研究所等在2019年4月30日发表在Cancer discovery：Mechanisms of lymphoma clearance induced by high-dose alkylating agents
环磷酰胺在体内BM驻留淋巴瘤细胞中诱导ER应激，导致ATF4介导的VEGF-A旁分泌，大量巨噬细胞浸润和阿仑单抗调理细胞的清除。环磷酰胺处理后分离的BM巨噬细胞具有更强的吞噬能力，其被VEGF-A阻断或SYK抑制所逆转。这些巨噬细胞的单细胞RNA测序（scRNA-seq）鉴定了表达CD36 / FcgRIV的“超吞噬”亚群。
2019-黑色素瘤
doi: 10.1016/j.cell.2018.11.043.
以色列Weizmann Institute of Science的单细胞测序领域大牛Ido Amit实验室和Amos Tanay实验室，联合Netherlands Cancer Institute的肿瘤免疫学界大牛Ton Schumacher于2019年2月7日在Cell上发表了Dysfunctional CD8 T Cells Form a Proliferative, Dynamically Regulated Compartment within Human Melanoma
收集了来自25名黑色素瘤患者的总共46,612个肿瘤浸润免疫细胞的数据，基于Ido Amit实验室先前开发的单细胞测序技术开发了能够同时获得单细胞转录组和单细胞TCR序列的新型单细胞测序技术，开发并应用一种新的单细胞转录组分析方法, “MetaCell” 算法。从单细胞转录组数据中鉴定出稳定且均质的细胞群（“metacells”），从而得到324个metacells的转录组数据，这些metacells组成七个大群，包括T细胞、NK细胞、树突细胞、巨噬细胞、单核细胞、B细胞和浆细胞。发现尽管不同免疫细胞亚型存在于大多数患者中，但是它们的相对丰度在不同患者中存在很大差异。尽管丰度不同，所观察到的CD8T细胞的分化途径却是高度保守的。
2019-BCC、SCC
doi: 10.1038/s41591-019-0522-3
斯坦福大学医学院的Howard Y. Chang，Anne Lynn S. Chang和Ansuman T. Satpathy联合团队于2019年7月29日发表在：Clonal replacement of tumor-specific T cells following PD-1 blockade
从接受PD-1抗体治疗前后的基底细胞癌（BCC）或鳞状细胞癌（SCC）患者身上采集了79046个细胞（包括癌细胞和各种免疫细胞），然后给这些细胞分别做了单细胞RNA测序和T细胞受体测序。
单细胞RNA测序结果将所有的细胞分成19个小组，恶性癌细胞两个，T细胞6个，肿瘤基质细胞4个，骨髓细胞3个，B细胞3个和自然杀伤（NK）细胞一个。分析3548个癌细胞的表达谱，发现不同患者之间肿瘤异质性非常大。
文章研究重点是：免疫细胞，尤其是浸润性免疫细胞以及治疗前后的变化。
- 把所有的33106个肿瘤浸润性T细胞做了个细分，包括表达CD4的调节性T细胞（Treg）细胞，滤泡辅助性T（TFH）细胞，T辅助细胞17（TH17）细胞；以及表达CD8的幼稚细胞，记忆T细胞，效应记忆T细胞，活化T细胞，慢性活化/耗竭T细胞，中度耗竭/活化细胞。
- 发现：PD-1抗体主要影响CD8阳性T细胞；即使在PD-1抗体治疗后，已经耗竭的肿瘤浸润T细胞也很难变成活化状态；PD-1抗体治疗后才出现的耗竭性T细胞表现出了新的TCR特异性；治疗前后的抗原特异性差异不是取样时间导致的，而是与PD-1抗体的治疗有关；PD-1抗体治疗，可能会促进T细胞具备新的肿瘤抗原特异性
结论：与“冷”肿瘤相比，“热”肿瘤之所以响应PD-1抗体的治疗，可能是由于“热”肿瘤自身的特质，让它能够不断吸引新T细胞进入，而不是重新激活已有的肿瘤浸润性T细胞
