单细胞、空间和原位工具在癌症免疫治疗研究中的应用

单细胞和空间工具在多大程度上促进了我们对癌症免疫疗法的理解和应用，癌症免疫治疗学会（SITC）第37届年会给出了显而易见的答案。这些技术不仅能够更深入地表征肿瘤及其微环境，帮助人们更好地了解疾病病因，它们还被应用于转化和临床研究，以揭示治疗应答、毒性和耐药性的复杂性。

我们很高兴能够分享Chromium单细胞、Visium空间和Xenium原位平台的最新创新。如果您没能来我们的展台，参加我们的研讨会，或看看我们的海报，也不用担心。在这篇文章中，我们总结了由10x Genomics科学家领衔制作的四张海报，介绍了我们的不同平台如何用于癌症免疫治疗的研究。

高性能的原位分析变得快速轻松

我们演讲中的一个亮点是最新的空间分析仪器Xenium分析仪的应用。在一张标题为“Xenium原位分析平台对人类乳腺癌组织的表征揭示出一种新的浸润性标志物”的海报中，10x Genomics的科学家使用Xenium平台来研究人类导管原位癌（DCIS）乳腺癌组织中的肌上皮层。由于DCIS是一种非浸润性乳腺癌，在癌前细胞出现浸润性之前鉴定其存在就变得很关键，有望预防约20%的浸润性乳腺癌病例。

他们采用单细胞基因表达和空间分析以及Xenium平台，在单细胞水平上分析DCIS FFPE组织，鉴定出17种不同的细胞类型。在研究三种分子上不同的肿瘤亚型（低级别和高级别的DCIS及浸润性癌症）时，Xenium帮助他们认识了这些亚型的细胞组成和差异表达基因。例如，他们在DCIS的非浸润性肿瘤区域看到了角蛋白14（KRT14）基因的高表达以及完整的肌上皮组织，但在浸润性肿瘤区域，他们观察到KRT14的低表达以及肌上皮层被破坏。

KRT14低表达的区域在孕酮受体（PGR）基因的表达上也呈现出阳性。PGR之前被发现在驱动luminal B细胞增殖和侵袭中起作用(1)，可能代表了从非浸润性DCIS向浸润性乳腺癌转化的新型标志物。这项研究（10x Genomics单细胞、空间和原位解决方案助力绘制高分辨率乳腺癌FFPE组织的肿瘤微环境图谱）展示了我们原位分析平台的灵敏度和特异性，彰显了高通量原位技术的力量。通过整合三个平台的多组学数据，我们的科学家不仅能够鉴定17种不同的细胞类型，还能够将全基因组表达变化定位到特定细胞，并鉴定出从早期乳腺癌向浸润性乳腺癌转化的新型标志物。

BEAM: 更高效的抗原特异性克隆型分析 

在下一张标题为“BEAM（基于条形码的抗原特异性克隆型图谱）和单细胞测序推动COVID-19后免疫景观的新一代系统免疫学分析”的海报（点击此处即可下载该海报）中，我们的科学家实现了特定抗原与免疫细胞受体序列的匹配。他们采用BEAM和单细胞免疫分析（SCIP）来分析数十万个人类外周血单核细胞（PBMC），它们来自康复后的COVID-19患者。10x Genomics的研究人员筛选了这些细胞与SARS-CoV-2及其他病毒病原体上的多个抗原结合的潜在相互作用。他们还生成了B细胞受体和T细胞受体的基因表达和配对序列的测序数据。

科学家们通过并行开展这三个实验而获得了这些新发现。他们使用BEAM来发现抗原特异性的淋巴细胞，同时又采用常规免疫分析来评估PBMC中免疫细胞（其他B细胞和T细胞）的情况。他们利用所有三个实验的配对全长V(D)J数据来鉴定整个免疫细胞景观中的抗原特异性淋巴细胞。

通过这种方式，他们能够将BEAM和SCIP相整合来鉴定多个抗原特异性的T细胞和B细胞克隆型。作为一种定位潜在稀有克隆型的方法，他们的海报展示了如何利用BEAM在细胞水平上分析整个免疫系统，为新型免疫疗法和疫苗的开发提供信息。

用于单细胞全转录组分析的固定RNA分析

在另一张标题为“浸润性导管癌的单细胞FFPE和空间转录组分析增加了细胞和空间见解”的海报中，我们的科学家从浸润性导管癌（IDC）入手研究了人类乳腺癌，IDC是最常见的浸润性乳腺癌类型。通过结合Chromium固定RNA分析（现已更名为Chromium单细胞基因表达Flex）和Visium FFPE空间基因表达分析，他们能够更准确地估计每个Visium数据点中的细胞类型比例。

他们对单细胞FFPE数据进行了聚类分析，鉴定出17种不同的细胞群，其中一个与基底样癌症亚型有很强的相关性。在比较单细胞和空间数据后，他们观察到成熟管腔细胞和管腔祖细胞位于不同的区域。成熟的管腔细胞定位在浸润性癌症的病理相关区域，而T细胞和B细胞共定位在癌区域之外，这可能会影响预后。他们的研究表明，FFPE组织的单细胞基因表达和空间分析为临床研究增添了新层次的信息，并让人们有机会分析大型生物样本库队列以及具有临床相关性的纵向样本。

Visium CytAssist带来更多的空间见解

在一张标题为“长期保存和新鲜制备的FFPE组织的肿瘤微环境的空间全转录组分析”的海报中，10x Genomics的科学家采用Visium CytAssist仪器和Visium FFPE空间基因表达分析来研究各种类型肿瘤内部及周围的细胞行为，以获得肿瘤异质性及其微环境的新见解。将CytAssist与Visium FFPE相结合，他们测定了长期保存的人类肺癌和卵巢癌FFPE样本的肿瘤微环境中的基因表达。对于肺癌样本，著名的肿瘤标志物TP63和KRT5证实了非小细胞肺癌的一般表型。此外，其他角蛋白和粘蛋白基因显示了肿瘤内异质性。他们还在同一个肺癌样本中发现了免疫细胞亚群，如活化的T细胞、B细胞和调节性树突状细胞。对于新鲜制备的乳腺癌和肝癌样本，他们除了开展转录组分析外，还用荧光标记的抗体进行筛选。值得一提的是，增殖细胞核抗原（PCNA）和波形蛋白都显示了Visium FFPE在转录组探针转移上的精确性和准确度。

他们的数据强调了CytAssist能够以空间为背景从长期保存和新鲜制备的FFPE切片中提取转录组信息。Visium CytAssist帮助人们更全面地了解临床组织样本，并带来了有关多种疾病的结构和细胞异质性的新见解。

如果您也想推进自己的免疫治疗研究，那么就从Xenium、CytAssist和Flex开始吧！