单细胞图谱揭示复发性胶质母细胞瘤中的免疫抑制微环境和Treg细胞景观
单细胞图谱揭示复发性胶质母细胞瘤中的免疫抑制微环境和Treg细胞分布
胶质母细胞瘤是最具侵袭性的脑肿瘤，具有极高的复发率和较差的预后。尽管许多研究已经对该疾病的肿瘤微环境进行了一些探讨，但对复发性胶质母细胞瘤的免疫微环境了解仍然非常有限。在这项研究中，研究团队使用单细胞RNA测序技术，揭示了复发性胶质母细胞瘤的免疫微环境，分析了脑脊液的潜在生物标志物，并比较了不同肿瘤位置的免疫特征。
研究背景
胶质母细胞瘤是极具恶性且易复发的脑癌，其特征包括血脑屏障（BBB）的特殊性、高异质性等。复发性胶质母细胞瘤患者的治疗选择有限，其内在分子改变致使其对常规治疗产生抵抗。了解这些肿瘤的分子和细胞组成有助于拓宽治疗选择。此外，免疫治疗作为一种理想的治疗方式，可以克服BBB针对肿瘤细胞。然而，肿瘤微环境中的一些初期免疫细胞会转变支持肿瘤细胞对抗免疫监视。详细了解这些成分将有助于揭示复发性胶质母细胞瘤的复杂性。
复发性胶质母细胞瘤的免疫抑制微环境对肿瘤复发和预后有重要影响。调节性T细胞（Treg）在肿瘤免疫治疗中扮演着关键作用。它们通过抑制有效T细胞的活性，促进肿瘤细胞的免疫逃逸。因此，调节T细胞的作用是胶质母细胞瘤免疫治疗的一个新方向。
研究来源
这项研究由扬州大学附属医院北部江苏人民医院神经外科的研究团队完成，包括来自扬州大学、南京医科大学附属肿瘤医院和江苏省癌症研究所的研究人员。这篇论文发表于2024年的《Cancer Gene Therapy》期刊上，并获得北院江苏省人民医院伦理委员会的批准。
研究流程
研究人员招募了两名病患，分别采集了他们的肿瘤和脑脊液样本。使用单细胞RNA测序技术，研究团队揭示了复发性胶质母细胞瘤及其脑脊液的免疫景观。
数据收集与处理
研究人员收集了两名患者的四个样本：一名复发性胶质母细胞瘤患者的恶性肿瘤样本和脑脊液样本，以及一名良性脑肿瘤患者的非恶性肿瘤样本和脑脊液样本。样本在低温下运输，使用单细胞解离试剂盒进行细胞悬浮液制备和库构建。
单细胞测序与分析
使用10x Genomics的平台进行单细胞测序，分析结果显示共有44,743个细胞。根据参考标记集，研究人员识别出与肿瘤微环境相关的13个簇。通过差异基因表达分析、富集分析、伪时间轨迹分析和推断CNV分析等技术，研究人员全面分析了样本中的细胞类型和标记基因。
研究结果
免疫景观分析：在分析中，发现恶性肿瘤样本中富含T细胞，而恶性脑脊液样本中主要分布Treg细胞，表明复发性胶质母细胞瘤有抑制性微环境。此外，巨噬细胞和中性粒细胞在恶性脑脊液中显著富集。
S100A9的生物标志物潜力：研究发现S100A9在恶性脑脊液中高表达，这表明其可能成为诊断和预测复发的有效生物标志物。
细胞类型和特征识别：分析发现肿瘤样本中的星形胶质细胞具有较高的CNV水平，且核心和外周肿瘤位置具有相似的亚群发展趋势。
差异表达基因分析：不同样本间的DEGs表达模式存在显著差异。特别是在S100A9表达显著高于非恶性样本，提示其在肿瘤进展中的重要作用。
免疫微环境异质性：研究团队还发现，尽管多焦点肿瘤样本的免疫组成没有显著差异，但肿瘤样本与脑脊液间存在异质性。这进一步确认了液体活检在胶质母细胞瘤中的潜力。
单细胞代谢途径分析：对巨噬细胞和T细胞进行代谢分析，发现恶性脑脊液中的T细胞代谢活动显著高于肿瘤样本，这意味着这些细胞在恶性环境下可能更具活性和侵袭性。
结论与意义
这项研究揭示了复发性胶质母细胞瘤在化疗放疗后的免疫微环境，并首次在单细胞水平展示了肿瘤和脑脊液样本的异质性。研究提出S100A9作为胶质母细胞瘤的新靶点，并确认了液体活检在肿瘤免疫治疗中的前景。研究的结果为复发性胶质母细胞瘤的治疗和诊断提供了新思路，特别是在探索微环境的免疫抑制机制方面具有重要意义。同时，这项研究也强调了脑脊液样本在反映肿瘤微环境中的独特优势，为未来的胶质母细胞瘤研究提供了理论依据。
总结
这篇研究通过单细胞测序技术，全面揭示了复发性胶质母细胞瘤的免疫微环境，对肿瘤微环境的复杂性和异质性进行了深入探索，并提出S100A9作为重要生物标志物的潜力。这些发现不仅丰富了对胶质母细胞瘤的理解，也为未来的诊断和治疗提供了新方向。