首肝細胞癌中TLS的全景發(fā)育圖譜！Stereo-seq助力肝癌研究再獲新突破
文章來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學網(wǎng)發(fā)布日期：2025-04-29瀏覽次數(shù)：8 近年來，精靶向腫瘤的免疫激活策略成為癌癥研究的前沿方向。三級淋巴結(jié)構(gòu)（Tertiary Lymphoid Structures, TLS）作為腫瘤微環(huán)境中具有器官樣結(jié)構(gòu)的淋巴聚集體，其在腫瘤內(nèi)的空間定位及功能表型與免疫治療應答的相關(guān)性備受關(guān)注。臨床研究表明，TLS 的存在與腫瘤患者接受免疫檢查點抑制劑治療后的預后改善相關(guān)，提示其作為預測性生物標志物的潛在價值。然而，傳統(tǒng)組織病理學分類方法難以解析TLS在空間分布模式、細胞組成及分子特征上的復雜異質(zhì)性，亟需整合空間組學技術(shù)揭示其在腫瘤免疫微環(huán)境中的功能調(diào)控機制。
近日，中山大學附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科中心、精醫(yī)學研究院，中山大學中山醫(yī)學院、華大生命科學研究院等團隊，聯(lián)合利用華大自主研發(fā)的高分辨率時空組學技術(shù)Stereo-seq，首繪制出肝細胞癌中TLS的全景發(fā)育圖譜。該研究不僅詳細描繪了TLS在調(diào)控抗腫瘤免疫及免疫治療反應中的獨特特征，更首揭示了色氨酸代謝在TLS成熟過程中的關(guān)鍵調(diào)控作用，為肝細胞癌及其它癌癥的早期診斷和新型免疫治療方案的開發(fā)提供重要參考。相關(guān)成果發(fā)表于國際學術(shù)期刊Cancer Cell。
關(guān)鍵研究發(fā)現(xiàn)
01借助時空組學技術(shù)構(gòu)建TLS精分類模型
研究團隊在肝細胞癌患者樣本中實現(xiàn)了TLS的全面原位鑒定和精注釋，大幅提升了臨床數(shù)據(jù)采集的效率。借助一套集成自動化鑒定流程，并結(jié)合TLS相關(guān)基因特征、空間共表達模式及免疫細胞簇的空間聚類方法，團隊在肝細胞癌患者隊列中共識別出937個TLS，其中成熟TLS的數(shù)量達69個。此前研究表明，成熟的TLS與多種實體瘤患者的預后改善及免疫治療療效提高密切相關(guān)，而未成熟TLS的臨床意義則仍存有爭議。
基于高分辨率的空間細胞信息與分子信號，團隊構(gòu)建了一個基于發(fā)育軌跡的全新分類模型，將未成熟TLS進一步細分為“趨向成熟型”（預示未來有望成熟）和“偏離成熟型”（可能無法成熟）。同時，利用機器學習技術(shù)實現(xiàn)了對TLS狀態(tài)的精區(qū)分。后續(xù)分析表明，“趨向成熟型”TLS中T細胞功能通路激活，并與B細胞發(fā)生更緊密的相互作用，提示其在調(diào)控免疫治療反應中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為優(yōu)化免疫檢查點抑制劑的臨床應用提供了新思路。
自主開發(fā)的TLS鑒定流程，在肝細胞癌組織中原位鑒定TLS
02鎖定關(guān)鍵調(diào)控因子，揭示免疫治療協(xié)同奧秘
通過深入數(shù)據(jù)挖掘，研究團隊發(fā)現(xiàn)肝癌細胞通過調(diào)控色氨酸代謝，影響TLS的成熟。數(shù)據(jù)顯示，高TDO2（該基因編碼的酶負責開啟色氨酸的代謝過程）表達區(qū)域更易形成“偏離成熟型”TLS；而在不同TLS類型中，B細胞的色氨酸代謝活性存在明顯差異，特別是在初始B細胞和生發(fā)中心B細胞中，“偏離成熟型”TLS呈現(xiàn)出色氨酸代謝活空間富集。
研究團隊在小鼠肝細胞癌模型中進一步驗證了這一發(fā)現(xiàn)：低色氨酸飲食不僅提升了成熟TLS的密度，還改善了腫瘤內(nèi)的代謝環(huán)境。進一步分析結(jié)果顯示，低色氨酸飲食或TDO2抑制劑均能夠增加成熟TLS數(shù)量，并與抗PD-1免疫治療產(chǎn)生協(xié)同效應，有效縮小腫瘤體積。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了色氨酸代謝在決定TLS成熟命運及其對免疫治療反應中的關(guān)鍵作用。
未成熟TLS的不同命運，受腫瘤微環(huán)境中色氨酸代謝水平的影響；“趨向成熟型”TLS具有響應免疫治療的潛力；實驗表明限制色氨酸代謝和低色氨酸攝入，都可以與免疫治療協(xié)同增強TLS的成熟及抗腫瘤活性。
文章通訊作者、中山大學中山醫(yī)學院院長、中山大學附屬第一醫(yī)院副院長匡銘教授表示：“我們目前致力于腫瘤三級淋巴結(jié)構(gòu)的研究，而高分辨率的空間組學技術(shù)為探索腫瘤免疫微環(huán)境提供了全新工具，使我們能夠在復雜、不規(guī)則的TLS結(jié)構(gòu)中洞察其內(nèi)在生物學規(guī)律，揭示了腫瘤微環(huán)境中色氨酸代謝對TLS成熟的決定性影響。這對腫瘤免疫治療意義重大?！蔽恼鹿餐谝蛔髡?、華大生命科學研究院主任科學家白寅琪博士表示：“此項研究不僅闡明了TLS成熟與抗腫瘤免疫之間的內(nèi)在聯(lián)系，還突顯了腫瘤微環(huán)境中代謝途徑在調(diào)控免疫細胞功能中的關(guān)鍵作用。這為解釋為何部分患者對免疫療法反應良好提供了新視角，同時為肝細胞癌及其它癌癥的早期診斷、治療反應預測和新型免疫治療方案的開發(fā)指明新方向，展現(xiàn)出廣闊的臨床轉(zhuǎn)化和市場應用前景。”
Stereo-seq助力科研成果大爆發(fā)
以上研究展現(xiàn)了Stereo-seq在肝癌研究中的巨大潛力。值得一提的是，早在2023年6月，研究人員便基于Stereo-seq，結(jié)合單細胞建庫平臺DNBelab C4，首解析了腫瘤細胞侵襲正常肝細胞過程中交界線周圍區(qū)域的細胞組成、分子特征及交互作用，精確定義了以腫瘤邊界為中心500 μm寬的區(qū)域為腫瘤“侵襲前沿區(qū)”，在腫瘤侵襲與進展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究成果以封面形式發(fā)表于國際學術(shù)期刊Cell Research，為開發(fā)肝癌治療新策略提供新見解。
腫瘤侵襲前沿區(qū)的細胞互作及促侵襲/轉(zhuǎn)移機制點擊圖片查看研究詳細解讀
此外，2024年1月，研究人員使用Stereo-seq等技術(shù)，系統(tǒng)地描繪了肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）腫瘤相關(guān)成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）圖譜及胎肝成纖維細胞圖譜，首鑒定出了一群參與HCC“癌-胚”重編程（onco-fetal reprogramming）過程的重要細胞類群POSTN+ CAF，并證明了POSTN+ CAF、FOLR2+ TAM和PLVAP+EC這三群“癌-胚”細胞的空間共定位關(guān)系，揭示了“癌-胚”重編程過程對HCC患者術(shù)后復發(fā)及治療耐藥的影響，為HCC的分層診療及開發(fā)新的免疫治療策略提供了重要的分子靶點。點擊查看文章詳細解讀Nature Cancer | Stereo-seq助力展現(xiàn)肝細胞癌“癌-胚”細胞類群的空間共定位關(guān)系
除了在肝癌上的應用，Stereo-seq也在結(jié)直腸癌、乳腺癌、宮頸癌、糖尿病等高發(fā)疾病，以及生命發(fā)育、衰老再生、腦科學、植物研究等領(lǐng)域取得關(guān)鍵進展，并助力科研人員在Cell、Science、Nature、Cell Research等期刊上發(fā)表了120余篇研究文章，其中，IF大于10的文章占比達到63%。
依托Stereo-seq，華大時空組學推出了適用于新鮮冷凍樣本的時空轉(zhuǎn)錄組FF V1.3、適用于石蠟包埋樣本的時空轉(zhuǎn)錄組FFPE、適用于大尺寸組織的時空轉(zhuǎn)錄組大尺寸芯片，以及時空蛋白轉(zhuǎn)錄組Stereo-CITE等產(chǎn)品解決方案，幫助科研人員進一步提升研究的廣度與深度。
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未來，華大時空組學將持續(xù)圍繞用戶需求與科研核心痛點，致力于開發(fā)通用化、高性能的技術(shù)工具，賦能全球科研工作者開展更廣、更深層次的多組學探索。目前，華大時空組學已與國內(nèi)外30余家頭部生物科技公司建立合作關(guān)系，形成覆蓋生命發(fā)育、疾病病理機制、腦科學及植物科學等多領(lǐng)域的時空組學服務生態(tài)圈。無論您是聚焦基礎生命過程解析，還是臨床疾病研究或農(nóng)業(yè)生物育種等方向，均可便捷對接國內(nèi)外合作機構(gòu)，高效開展時空組學相關(guān)研究。
特別關(guān)注
2025年，“腫瘤3D圖譜創(chuàng)新研究和腫瘤數(shù)字化病理大科學計劃”燃動開啟，加碼賦能生命科研取得新突破。該計劃將進一步聯(lián)合業(yè)內(nèi)專家和DCS生態(tài)合作伙伴，共同發(fā)起旨在理解和構(gòu)建腫瘤空間異質(zhì)性圖譜的“腫瘤3D圖譜創(chuàng)新研究計劃”及“腫瘤數(shù)字化病理大科學計劃”。
其中，“腫瘤3D圖譜創(chuàng)新研究計劃”將利用Stereo-CITE/Stereo-FF技術(shù)對腫瘤新鮮樣本進行腫瘤組織的3D重構(gòu)，解析真實立體的腫瘤微環(huán)境特征，構(gòu)建大規(guī)模腫瘤3D數(shù)據(jù)庫；“腫瘤數(shù)字化病理大科學計劃”將利用Stereo-FFPE技術(shù)對腫瘤的FFPE樣本進行大人群隊列的回顧性研究，聚焦具體的臨床問題和科學研究方向。
