近日，深圳湾实验室肿瘤研究所召集人、北京大学张泽民教授，北京大学副研究员任仙文及深圳湾实验室肿瘤研究所特聘研究员张雷在免疫学国际权威综述期刊《免疫学年度评论》（Annual Review of Immunology）上发表了题为Insights Gained from Single-Cell Analysis of Immune Cells in the Tumor Microenvironment的综述文章，系统地总结了单细胞转录组技术在解析肿瘤微环境,包括浸润T细胞和髓系免疫细胞新特性的最新研究进展，以及其在揭示肿瘤免疫治疗机制上的应用和潜力，并对这一领域当前尚未解决的问题进行了展望。
肿瘤微环境具有高度异质性和复杂性，深入理解肿瘤微环境特别是肿瘤浸润免疫细胞的特征，对探究肿瘤发生发展和免疫疗法的关键调控分子至关重要。近年来，单细胞组学技术成为解析肿瘤微环境的有力武器，并取得一系列进展。该工作首先对单细胞转录组技术进行了总结，探讨了基于全长转录组SMART-seq2和基于微液滴5’或3’端RNA测序研究肿瘤微环境的优缺点，指出了单细胞转录组技术的快速发展对罕有免疫细胞类群的发现和复杂肿瘤微环境认知的推动作用。
随后，结合课题组在肝癌、肺癌和结直肠癌浸润T细胞的早期研究，该工作对近期国内外从单细胞转录组水平解析其他癌种，包括黑色素瘤、乳腺癌、头颈癌等浸润免疫细胞的最新研究进行了比较和总结。该工作特别指出了基于单细胞转录组数据，如整合TCR信息（STARTRAC）、线粒体基因突变信息、RNA转录本动态变化（velocity）等开发的分析方法，在T细胞谱系追踪和动态变化刻画中的贡献。重点探讨了多项研究中保守存在CD8耗竭T细胞和调节性T细胞的特征和不同来源途径，强调了CD4 辅助性T细胞在肿瘤免疫研究中的前景。
除T细胞外，髓系细胞也是肿瘤浸润免疫细胞的重要组成成分。该工作对肝癌、肺癌、结直肠癌、乳腺癌和脑胶质瘤等研究中的髓系细胞亚型，包括单核细胞,树突状细胞（dendritic cell，DC）和肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage,TAM）的异同进行了总结。特别是对课题组肝癌研究中发现的LAMP3+ DC细胞在不同癌肿中的来源和与T细胞的互作关系进行了比较。针对TAM细胞，该工作中指出更新巨噬细胞经典的M1/M2分型的重要性，对近期结直肠癌研究中发现的促进血管生成的SPP1+ TAM细胞亚群与其他癌种TAM细胞的异同进行了比较，突出了其在今后靶向TAM细胞治疗研究中的转化潜力。
图为树突状细胞和肿瘤相关巨噬细胞来源、互作和治疗响应
该工作总结了近期针对黑色素瘤、肺癌和肾癌等患者进行免疫检查点抑制剂（anti-PD1）治疗机制的研究，强调了CXCR5/TCF1+ CD8 T细胞对该治疗有效响应的重要性。随着单细胞组学技术如空间转录组等的发展，以及相关分析方法的开发，其将大大提高我们对肿瘤微环境和免疫治疗机制的认识，进而推进下一代治疗策略的开发。
张泽民，深圳湾实验室肿瘤所召集人，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）与北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）研究员，北京大学生命科学学院讲席教授，长江学者，北大清华联合中心高级研究员。他的实验室目前正利用前沿的实验技术和生物信息学方法进行肿瘤及其微环境的异质性、耐药性、以及免疫细胞和肿瘤细胞的相互作用等方面的研究。2018年作为创始人建立百奥智汇科技有限公司，致力于挖掘单细胞基因组学和生物信息学在人类疾病诊断和治疗上的应用。
张雷，深圳湾实验室肿瘤所特聘研究员，深圳市国家级领军人才获得者。博士毕业于北京大学分子医学研究所，2016年加入北大-清华生命科学联合中心/北京大学生物医学前沿创新中心进行博士后研究。主要从事结直肠癌肿瘤微环境单细胞功能与组学技术应用研究，包括系统性地解析浸润T细胞和髓系细胞的特征及动态关系，揭示不同靶向髓系免疫治疗策略的潜在作用机理。成果以第一共同作者发表在Nature（2018）、Cell（“Best of 2020”）等杂志上。课题组目前致力于整合患者与小鼠模型单细胞功能组学解析肿瘤和免疫相关疾病致病和治疗机理。
论文标题：
Insights Gained from Single-Cell Analysis of Immune Cells in the Tumor Microenvironment
论文全文：
https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-immunol-110519-071134
供稿 | 肿瘤研究所
编辑 | 鲍 啦
