研究背景

膠質(zhì)母細胞瘤是一種起源于腦部膠質(zhì)細胞的、顱內(nèi)常見的惡性腫瘤，膠質(zhì)母細胞瘤通常發(fā)生于成人，其累及大腦的頻率高于脊髓。膠質(zhì)母細胞瘤有時也稱為多形性膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）或IV級星形細胞瘤。由于膠質(zhì)母細胞瘤誘導(dǎo)表型發(fā)生變化后，腫瘤細胞與正常細胞相互作用，促進腫瘤細胞生長，浸潤腦組織、抑制免疫反應(yīng)和誘導(dǎo)血管再生。同時腫瘤細胞還能夠改變內(nèi)皮細胞、神經(jīng)元等正常腦細胞，形成有利于腫瘤生長的微環(huán)境，導(dǎo)致腫瘤細胞快速生長，并對治療產(chǎn)生抗性。

今天分享一篇2022年3月發(fā)表在Nature Communications上的一篇名為“T-cell dysfunction in the glioblastoma microenvironment is mediated by myeloid cells releasing interleukin-10”的文章，這篇文章中作者通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序與空間轉(zhuǎn)錄組測序相結(jié)合的方法，發(fā)現(xiàn)了髓系細胞分泌的白介素-10（IL-10）驅(qū)動膠質(zhì)母細胞瘤微環(huán)境中的T細胞功能障礙，最后導(dǎo)致腫瘤細胞生長，以及抑制免疫反應(yīng)。

實驗設(shè)計

髓樣細胞分泌IL-10驅(qū)動T細胞耗竭

該團隊對?8?名診斷為新發(fā)膠質(zhì)母細胞瘤的患者腫瘤組織樣本進行了單細胞測序和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)“S1”狀態(tài)與?T?細胞耗竭/功能障礙標志物（HAVCR2、CTLA4?和?PDCD1）的表達增加，為了確定與?T?細胞耗竭相關(guān)的轉(zhuǎn)錄途徑，進行了通路信號傳導(dǎo)推斷，揭?示了?T?細胞耗竭與?IL-10?以及部分?TGF??反應(yīng)之間存在著相關(guān)性。

T?細胞中?IL-10?下游信號傳導(dǎo)通路反應(yīng)的擾動模擬驗證

該團隊通過擾動模擬，用IL-10刺激所產(chǎn)生scRNA-seq數(shù)據(jù)集富集分析推斷常見轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，發(fā)現(xiàn)ChiP-seq數(shù)據(jù)中基因BLIMP-1和IRF1峰之間密切重疊，IRF1和PRDM1/14結(jié)合位點的顯著富集，提出了“IL10-STAT3-BLIMP-1信號軸可能是腫瘤相關(guān)T細胞耗竭的潛在驅(qū)動因素”的假設(shè)。為了進一步驗證猜想，作者對PRDM1進行了計算機擾動模擬驗證，發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤母細胞瘤微環(huán)境中髓樣細胞分泌IL-10驅(qū)動誘發(fā)T?細胞耗竭。

空間轉(zhuǎn)錄組測序確定T?細胞的空間分布

為了確定?T?細胞簇的空間位置信息，以及與特定腫瘤狀態(tài)共定位信息，作者進行了空間分辨轉(zhuǎn)錄組RNA測序(stRNAseq)。該團隊收集3名原發(fā)性GBM IDH1/2 Wt患者組織樣本，數(shù)據(jù)集總共包含2352個測序點，每個點的中位數(shù)為8個細胞（范圍：每個spot點捕獲4~22個細胞）。作者通過NMF回歸和Moran統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)CD8+T細胞簇與GBM亞型相關(guān)聯(lián)，腫瘤區(qū)域富集為間充質(zhì)樣腫瘤（MES樣），星形膠質(zhì)細胞樣（AC樣）轉(zhuǎn)錄特征與活化的CD8+效應(yīng)子、CD8+T耗盡簇共定位。

總之，這篇文章中作者通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序、空間轉(zhuǎn)錄組測序、擾動模擬等手段，驗證了空間上定位于膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）間充質(zhì)樣亞群中的髓樣細胞分泌IL-10驅(qū)動T細胞耗竭，導(dǎo)致抑制性免疫微環(huán)境，促進腫瘤進展。這些研究成果對于臨床治療膠質(zhì)母細胞瘤疾病提供了新的治療方案。除此之外，單細胞轉(zhuǎn)錄組測序&空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)在該研究中，起到了關(guān)鍵性作用。

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