结直肠癌中的B细胞单细胞图谱及临床情况

文章信息

  • 英文标题:Single-cell landscape and clinical outcomes of infiltrating B cells in colorectal cancer

    结直肠癌中的B细胞单细胞图谱及临床情况

  • 中文标题:在结直肠癌中B细胞单细胞图谱及临床情况

  • 期刊:《Immunology》

  • 发表时间: 14 August 2022

  • 数据:GSE132465,GSE146771,TCGA-COAD

  • 文献链接:https://doi.org/10.1111/imm.13568](https://doi.org/10.1111/imm.13568

文献概述

问题:结肠癌中B细胞的特征及其临床意义的探究。

结果:确定了5种不同的B细胞亚型及其标记基因、分布模式和功能特性。肿瘤部位的IgG浆细胞比例高于相邻正常黏膜组织。肿瘤组织中产生CXCL13的CD8+ T细胞可以促进三级淋巴结构(TLS) B细胞的形成,而CCL28-CCR10轴是IgG浆细胞从TLS外周向肿瘤基质迁移的关键。

最后,文章根据鉴定出4种不同的结肠免疫分类(CICs: A - D),发现TLS内的一组CD20+ B细胞在免疫炎症组(CIC D)中富集,该B细胞的组具有强抗原递呈、IgG浆细胞积累、高微卫星不稳定性和高肿瘤突变负担等特点,特别是免疫抑制特性,可以预测一些有关免疫治疗的潜在生物标志物。

结论: 文章的研究对结肠癌中浸润B细胞的情况和相关临床结果提供了深入的见解。阐明B细胞的特征将扩大我们对其在结肠癌TME中的作用的理解,并支持开发新的B细胞靶向免疫策略。总之,文章发现浸润B细胞在结肠癌中的潜在临床意义的详细情况。揭示了B细胞对结肠癌的的新方向。

研究思路

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实验结果

结肠癌中的 B细胞scRNA-seq 分析

文章提取B细胞进行重新分群得到5个亚群。并且对这些亚群的标志基因进行展示,文章提到生发B细胞(GC)的标志基因MKI67和AICDA证明生发 B细胞具有增殖和体细胞高突变能力。

根据CD19,CD45,CD27,CD38等基因对B细胞进行流式细胞分析证明B细胞的存在。

基于CD20、IGHD和CD27抗体对肿瘤及正常组织进行免疫荧光染色,发现CD20+ B细胞,IGHD+ Naive和CD27+记忆B细胞主要定位于TLSs内。

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图上来看GC B细胞的一部分标志基因还包含Nacive B细胞的标志基因,这里也说明Nacive B 细胞和GC B 细胞的联系。

在结肠癌中浆细胞肿瘤微环境中抗体类别切换为IgG

与正常组织相比,肿瘤组织中IgG/IgA浆细胞的比例从整体都有所增加。根据bulk-RNA的结果,与配对正常组织相比,肿瘤组织中IgG相关基因(IGHG1, IGHG3, and IGHG4)表达增加,而IgA相关基因(IGHA1、IGHA2、JCHAIN)表达减少。

文章用流式细胞术和免疫荧光技术对结肠癌进行探究。结果显示,IgG浆细胞在肿瘤中高于正常组织。

而且文章发现在正常组织和肿瘤组织的TLSs外周均明显存在IgG浆细胞,这提示TLSs可能是IgG浆细胞生成的位点。此外,肿瘤组织中TLSs主要被IgG浆细胞包围,而不是IgA浆细胞。

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这些结果证明,在结直肠癌TME中IgG浆细胞主要定位于TLSs和肿瘤基质外。此外,肿瘤部位的TLS B细胞更容易发生抗体类别转换为IgG抗体同型。

结肠癌肿瘤微环境中B细胞的细胞通讯

文章探究CD20+ B细胞与IgG浆细胞之间的差异。确定B细胞之间的两条信号通路CXCL13-CXCR5和CCL28-CCR10。CXCL13与同源受体CXCR5,是B细胞招募和肿瘤中TLSs形成的关键因素。文章证实几乎所有CD20+ B细胞都表达CXCR5。同时文章发现一群CD8-LAYN T细胞也高表达了CXCL13,这些T细胞主要存在于肿瘤中,表明它们可以促进肿瘤微环境中TLS B细胞的形成。而且CXCL13+细胞主要定位在CD8+ T细胞区而不是CD20+ B细胞区。

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通过先前的结果,IgG浆细胞主要存在于肿瘤基质中。CCL28主要由肿瘤上皮细胞分泌,则可以从TLSs周围汇聚含有CCR10的IgG浆细胞进入肿瘤基质。综上所示,CD8_LAYN_CXCL13 T细胞对CD20+CXCR5+ B细胞具有趋化作用,从而促进TLSs的形成和成熟,成熟的B细胞一旦离开TLSs,可能会分化为IgG浆细胞,而CCL28/CCR10轴在促进IgG浆细胞从TLSs外周向肿瘤基质迁移中起作用。

B细胞各亚群的功能和转录特征

GSVA通路分析显示记忆B细胞具有与naïve B细胞相似的功能,并富集抗原提呈和趋化因子信号通路激活,而浆细胞以蛋白质输出为特征。GC B细胞在细胞周期和错配修复通路中富集,这表明它们同时经历体细胞高突变和抗体同型转换产生浆细胞。

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在拟时序分析中,Naïve B细胞位于起始位置,浆细胞位于末端,在这一过程中,不同时期的B细胞所起到的作用不同。

此外,根据转录因子分析确定了某些转录因子在B细胞分化过程中的变化。XBP1是Blimp -1的下游产物,其能促进浆细胞的分化。CREB3L2转录因子在浆细胞的终末分化中发挥重要作用。此外,有报道称与CD20+ B细胞相关的TFs,包括PAX5、FOXP1、IRF8、BCL11A、SPIB等参与了B细胞的分化或促进GC起始。

B细胞和TLSs对CIC D肿瘤组和免疫治疗的意义

文章使用ssGSEA方法建立了8个免疫和2个基质细胞基因集,从而在TCGA-COAD划分出 4个不同的结肠免疫等级 (CICs)。热图中显示CIC D表现为“免疫浸润和抑制”,免疫抑制相关基因表达水平高。根据免疫荧光染色验证了四个CICs。在CIC D中,抗原呈递相关基因(CD40、CD80、CD86、MHCI和MHCII)的表达水显著升高,免疫检查点相关基因(PD1、PDL1和CTLA4)和其他免疫抑制基因(TGFβ1、IL10、TIGHT、HAVCR2和LAG3)表达水平较高。此外,在CIC D中B细胞更倾向于分化为IgG B细胞,具有较强的抗原激活和IgG抗体产生能力。

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文章研究四组免疫分群对于微卫星不稳定和一项抗pd1免疫治疗的两组数据研究。在免疫治疗中这种高度免疫抑制环境的B细胞和TLSs丰富的亚型可能是ICB治疗的潜在预测细胞亚群。在免疫豁免型肠癌(MSS-H CRC)中,大多数出现出现CIC D组,这可能解释了为什么该类型患者对ICB治疗的良好反应。

此外,生存分析显示CIC D患者的生存期并没有延长,但免疫中度组CIC C患者预后则较好,这一部分值得深入研究。

CIC D肿瘤的B细胞可能与高肿瘤突变负荷有关

肿瘤突变负担(TMB)与免疫治疗的反应有关。文章探讨了TMB和CICs之间的关系。根据瀑布图显示CIC D的突变频率最高。对前30个突变基因进行定性突变分析:除APC、TP53、KRAS、PIK3CA、FLG外,其余基因在CIC D中的突变频率明显高于其他3个CICs。而且在TMB-H肿瘤中有52%(41/79)属于CIC D。综上MSI-H和TMB-H肿瘤对ICI治疗表现出更高的敏感性,我们研究中的大多数MSI-H和TMB-H患者中出现CIC D,即特异的B细胞群可以帮助预测大多数结肠癌患者及ICB治疗的作用。

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结论

文章主要对结肠癌进行scRNA-Seq进行分析。针对结肠癌中B细胞的类型的研究。得到五种B细胞亚群,整体论述B细胞确定各个亚群的具体功能,确定一组细胞群体(CIC D)大概率为IgG浆细胞,其在结肠癌中作为主要影响的细胞群体,并通过拟时序,转录因子,细胞通讯等方法详细的探究其主要的通路和基因(CXCL13-CXCR5和CCL28-CCR10等) 。通过拟时序和TCGA的数据分型确定CD20+ B向IgG浆细胞发育的过程。最后在免疫治疗和TMB方面探究这一群细胞在结肠癌中的影响更加表现出这群细胞在结肠癌中的重要作用。

文章的研究整合了几个单细胞转录组学、bulk-RNA-seq、流式细胞术和免疫荧光技术对人结直肠癌标本来证明CIC D组的特异性。其高水平的IgG标志物,以及MSI-H和TMB-H肿瘤的高比例。可能是由于CIC D的突变负荷增加导致抗原的持续产生,从而刺激抗肿瘤免疫,从而诱导TLSs的形成,促进高亲和力和肿瘤特异性IgG抗体的产生。

CXCL13传统上被称为B细胞吸引趋化因子1 (BCA-1),由滤泡树突状细胞和CD4+辅助T细胞(Th)分泌。CXCL13会促进B细胞运输和滤泡形成。文章的数据显示了一个新的产生CXCL13的CD8亚群,主要出现在肿瘤组织中,可以促进TLSs中CD20+ B细胞的招募和组织。这些结果表明,TME中的T细胞容易被编程产生CXCL13,从而作为CD20+ B细胞产生与发育的关键步骤。

此外,CCL28/CCR10轴已被证明在IgA血浆招募进入胃肠道黏膜组织中发挥关键作用。根据数据得知肿瘤组织中IgG血浆中表达趋化因子受体CCR10的比例增加,并根据癌细胞产生的趋化因子CCL28的浓度梯度从TLSs外围迁移到肿瘤基质。

文章最后探究免疫治疗预后和微卫星不稳定的影响,该细胞群在免疫治疗中和预后无关,这里是可以作为一个未来探索的想法而且在免疫检查点中除了PD1、PDL1和CTLA4,其他抑制性检查点(TGFβ1、TIGHT、HAVCR2和LAG3)也存在于CIC D中,并可能作为进一步联合免疫治疗的潜在新靶点。关于微卫星不稳定,文章确定该亚群会伴随高微卫星不稳定的发生。

文献阅读感想

文献中运用了大量的数据分析流程对于结肠癌中的B细胞进行了深入的分析确定了CD20+ B细胞和IgG 浆细胞在疾病中的作用。

文章中的免疫分型对于划分结肠癌的标准在免疫电镜中更直观的表现

IgG浆细胞在正常组织和肿瘤组织之间的差异是怎么产生的还有IgG浆细胞如何在肿瘤基质中发挥抗肿瘤作用尚不清楚。

单细胞数据通过各种方法探究亚群与亚群之间的联系,确定了两种具体影响的基因轴

文章的内容中单细胞的流程很完善各种方法运用的比较号,整体工作探究各个B细胞亚群的差异,从单细胞角度进一步研究确定特异的B细胞亚群在结肠癌中的作用。

版权声明:Robin 发表于 2022年12月28日 pm10:10。
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