图1. STARTRAC生物信息定量分析方法示意图
肿瘤浸润T淋巴细胞在肿瘤免疫治疗中发挥核心作用。基于免疫检查点（如CTLA-4，PD-1/PD-L1）开发的抑制剂药物在多种癌症治疗中取得良好疗效，然而不同类型癌症病人的疗效迥异。近期小鼠模型实验证明肿瘤外部的T细胞可以参与系统性抗肿瘤免疫反应 ，不同状态的CD8+T细胞对免疫检查点抑制剂的治疗效果差异显著，这暗示T细胞的迁移潜能和状态变化特性，可能对其抗击肿瘤发挥至关重要的作用。基于单细胞转录组学的研究在T细胞的亚型分类和分子图谱刻画上取得了一系列进展，而描绘人体内T细胞的动态变化一直是研究的难点。为攻克该研究难点，张泽民教授的研究团队开创性地利用T细胞受体（TCR）作为标签，开发了STARTRAC系统性的生物信息定量分析方法，利用该方法对结直肠癌病人癌组织、癌旁组织以及外周血中鉴定的20类不同类型T细胞进行追踪（图2），取得了一系列新进展。研究发现除了肿瘤微环境外，TCR也会影响肿瘤浸润CD8+效应记忆T细胞（effector memory T cell）向“耗竭性T细胞 （exhausted T cell）”和效应T细胞的转化，该发现将有助于我们理解肿瘤微环境中耗竭性T细胞的来源，并为逆转其状态提供新的思路。
图2. 结直肠癌患者T细胞主要类群及其特征
多项临床试验表明，MSI/dMMR（错配修复基因缺陷）结直肠癌病人对免疫检查点抑制剂的治疗响应显著优于MSS病人。以往基于组织水平的研究发现，这两类结直肠癌病人有显著的T细胞基因表达差异，如IFNG和PDCD1，推测这种差异可能来自CD8 T细胞和TH1细胞。由于技术限制，对MSI和MSS结直肠癌病人差异类群的寻找和鉴定一直没有解决。该研究基于单细胞测序技术，发现MSS结直肠癌病人比MSI病人显著富集TH17细胞，而MSI病人中显著富集一群高表达CXCL13的TH1-like细胞。值得注意的是，研究人员在结直肠癌癌组织中发现了两群高表达IFNG的CD4 TH1-like细胞，只有高表达CXCL13的亚群在MSI病人中显著富集。研究人员进一步发现，这两群TH1-like细胞具有不同的IFNG转录调控因子，其中BHLHE40不仅可以促进产生效应性的IFN-?分子，还可以抑制产生抑制性的IL-10分子，提示CXCL13+ TH1-like细胞可能与免疫检查点抑制剂的治疗响应相关（图3）。此外，该类群细胞高表达多种在肿瘤免疫中功能未知的膜表面蛋白，其中IGFLR1作为新的协同刺激因子，IGFLR1/IGFL3通路可作为潜在的药物治疗靶点。
图3. MSI病人显著富集高表达BHLHE40和IGFLR1的CXCL3+ TH1-like细胞
该研究第一作者北京大学前沿交叉研究院的博士后张雷表示，目前国际上针对肿瘤微环境中T细胞的研究更多关注分类层面，想要有所突破亟需新颖的分析角度和观念。本研究团队经过多次大胆尝试，率先开发了基于TCR序列的STARTRAC系统性生物信息学定量分析方法，深入刻画了T细胞在结直肠癌肿瘤微环境中的动态变化，这为进一步解析T细胞在不同结直肠癌病人间的差异奠定了坚实的基础，同时为挖掘新的治疗靶点提供了契机。
团队合影。论文共同通讯作者：张泽民（后4），欧阳文军（后3），申占龙（后5）；共同第一作者：张雷（前5），郑良涛（后6），张园园（前6）（从左向右）
北京大学前沿交叉研究院博士后张雷、美国安进公司炎症与肿瘤部Yu Xin、北京大学前沿交叉研究院博士生郑良涛、北京大学生命科学学院博士生张园园为该论文并列第一作者。北京大学生命科学学院BIOPIC、北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）、北大-清华生命科学联合中心张泽民、美国安进公司炎症与肿瘤部欧阳文军，以及北京大学人民医院胃肠外科申占龙为该论文的共同通讯作者。该研究得到北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）、国家重点研发计划、国家自然科学基金和美国AMGEN的支持和资助。
编辑：山石
