撰文
Qi
#肿瘤#
皮肤黑色素瘤是一种高度免疫原性的恶性肿瘤，早期可通过手术治愈，但转移时会危及生命。正常皮肤的特征在于均匀分布的黑色素细胞，而黑色素细胞数量和密度增加、细胞核增大和不规则等可作为致癌转化的最早迹象，这些先兆状况可以发展成为原位黑色素瘤（melanomainsitu,MIS），即表皮内恶性黑色素细胞的增殖和汇合，不会侵入下面的真皮，但随着病情进展，其侵入真皮后则会出现垂直生长期的黑色素瘤且具有很高的转移潜力。绝大多数关于原发性和转移性黑色素瘤免疫监测的研究都涉及HE或IHC图像的组织学分析、基因组突变的测序或mRNA分析，最近的几项研究表明多重成像有可能为不同阶段的黑色素瘤及其相关的免疫程序提供更深入的了解。
近日，来自哈佛医学院的PeterK.Sorger团队在CancerDiscovery杂志上发表了一篇题为Thespatiallandscapeofprogressionandimmunoeditinginprimarymelanomaatsinglecellresolution的文章，他们通过整合高分辨率成像、3D高分辨率显微镜和空间分辨的微区域转录组学，研究原发性黑色素瘤中的免疫逃逸和免疫编辑事件。他们发现肿瘤、免疫状态前体区、原位黑色素瘤和侵袭性肿瘤的进展轴的细胞微环境发生显著变化，在前体区已经可以检测到免疫抑制的标志，当肿瘤局部侵袭时，沿肿瘤-基质边界形成巩固且空间受限的抑制环境，而这种环境是由促进MHC-II和IDO1表达的细胞因子梯度以及由PD1-PDL1介导的巨噬细胞、树突细胞和T细胞之间的细胞间接触所建立的，而几毫米外的细胞*性T细胞（CTLs）和黑色素瘤细胞在肿瘤消退区发生接触。总之，在经典组织病理学的指导下，本研究通过蛋白质和mRNA的空间分析揭示了黑色素瘤的肿瘤进展形态学和分子特征。
研究医院皮肤病理学组织库获取MIS不同疾病阶段的标本，用不同的抗体组合对连续切片进行20-30plexCyCIF成像并利用MCMICRO进行图像分析和数据处理。随后，通过潜在狄利克雷分配（LDA）确定与肿瘤进展相关的免疫和肿瘤细胞相互作用模式。抗PD1疗法的成功证明了PD1-PDL1相互作用在黑色素瘤中的重要性。在来自13个样本的所有70个ROI中，约70%的CTLs表达PD1，但即使是更敏感的3D反卷积成像也仅有5个肿瘤细胞（共个）表达PDL1。有趣的是，PD1+CTLs与PDL1+巨噬细胞和树突细胞之间存在显著共现，频率也随疾病阶段的增加而增加，因此多种不同的免疫细胞类型可能通过细胞间接触以及自分泌或旁分泌信号传导相互通信。
图1.黑色素瘤多模态分析
（A）CyCIF及mrSEQ流程示意图；（B-C）MEL1样本不同区域的CyCIF结果
为了研究不同免疫邻域和肿瘤细胞相关的转录程序，研究人员使用PickSeq对远端皮肤转移标本1（MEL1）进行微区域转录组学分析（mrSEQ），该项数据共揭示三个主要簇，分别对应于MIS、恶性黑色素瘤[外生性（EM）和侵袭性（IM）]以及主动免疫反应域。举例来说，尽管IM和EM是连续的且都处于垂直生长期，但它们在有丝分裂、存活和上皮-间质转化等方面均表现出显著差异，比如EM中与抑制癌症迁移相关的RNA传感蛋白上调，而与EMT相关的基因在IM中上调等。
为了更好地了解原发性黑色素瘤的侵袭特性，研究人员综合了mrSEQ、常规CyCIF和来自肿瘤MEL1样本的3D高分辨率反卷积显微镜数据。在侵入性边界（IB）区域，mrSEQ数据显示IFNγ和JAK-STAT信号以及IFN诱导型细胞因子CXCL10和CXCL11的显著上调。IFNγ介导的JAK-STAT信号传导可促进代谢酶IDO1的上调，而IDO1可抑制CTL活化并促进调节性T细胞和髓源性抑制细胞的募集。与这些研究结果一致，该研究也观察到IDO1在IB的空间受限表达，此外，研究人员还观察到MHC-II的空间受限表达。已报道MHC-II与CD4+/CD8+T细胞上的LAG3结合，通过上调MAPK/PI3K信号传导促进黑色素瘤持续存在，还可以通过抑制FAS介导的细胞凋亡促进免疫逃逸。研究人员还发现MEL1中PD1-CTL的最大浓度不在肿瘤附近，而是在炎症消退区域（IR），该区域的PD1+CTL也表达LAF3或TIM3（两者为CTLs共抑制受体）。因此，IR区域中的许多T细胞似乎已经耗尽。肿瘤附近耗尽的T细胞可能反映了正常的免疫稳态，而非肿瘤介导的免疫抑制。
图2.CyCIF和mrSEQ揭示了MEL1侵袭边界处细胞因子产生和受体表达的模式
这项工作利用临床上用于对原发性皮肤黑色素瘤进行分期的组织学特征作为分析多路成像和mrSEQ数据的框架，重点观察到PD1+CTLs与PDL1+巨噬细胞和树突细胞的结合以及肿瘤细胞固有表型（如MHC-II和IDO1表达）的重叠；揭示了肿瘤进展过程中的形态学和分子特征，包括局部旁分泌细胞因子信号传导和细胞-细胞间的直接接触。
原文链接：
ttps://doi.org/10./-.CD-21-
参考文献
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