《Nature Communications》：Distinct immune cell infiltration patterns in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) exhibit divergent immune cell selection and immunosuppressive mechanisms
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本文聚焦胰腺癌（PDAC），通过分析患者单细胞多组学数据及公开数据集，揭示其免疫浸润复杂性，发现髓系富集和适应性富集两种肿瘤微环境，明确相关免疫抑制通路，为 PDAC 免疫治疗靶点开发和患者分层治疗提供关键依据。
### 胰腺癌免疫细胞浸润研究背景
胰腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）是一种预后极差的恶性肿瘤，5 年生存率低于 10%。目前，化疗是主要治疗手段，但仅约 15% 的患者能从手术切除中获益，免疫治疗对 PDAC 的疗效也十分有限。深入了解 PDAC 肿瘤内免疫细胞浸润的本质，对于开发有效的免疫治疗策略至关重要。此前研究虽已揭示肿瘤内存在免疫浸润，但对免疫细胞克隆进化、分化途径以及不同免疫细胞亚群在肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）中的作用仍缺乏深入理解。本研究旨在通过综合分析 PDAC 相关淋巴细胞，阐明适应性免疫反应的特征，识别免疫抑制通路，为 PDAC 治疗提供新方向。
研究方法
- 样本采集与处理：收集 12 例未经治疗的 PDAC 患者手术切除的新鲜肿瘤组织及匹配的外周血单个核细胞（PBMCs），进行单细胞 RNA 测序（scRNAseq）、抗体衍生标签测序（ADT-seq）、B 细胞受体（BCR）和 T 细胞受体（TCR）测序，构建 PancrImmune 数据集。同时，整合并重新分析 Peng 和 Steele 的现有 PDAC scRNAseq 数据集。
- 数据分析方法：开发并应用多种单细胞分析工具，如支持向量机细胞标签转移方法（SVMCellTransfer）用于注释已发表的 scRNAseq 数据集；scClonetoire 用于量化细胞亚群内和亚群间的克隆性；scRepTransition 用于测量样本内或样本间 B 或 T 细胞亚群的克隆重叠；scIsotyper 用于分配高置信度的 VDJ 链。此外，通过免疫组织化学（IHC）对 APACT 临床试验中的大量原发性切除、未经治疗的临床样本进行探索性分析，验证研究结果。
研究结果
- 免疫细胞浸润的异质性：通过对三个数据集的综合分析，发现 PDAC 肿瘤微环境中免疫细胞浸润高度复杂，存在多种活化和调节性免疫细胞。肿瘤内髓系细胞浸润比例与 B 细胞、T 细胞呈负相关，且与血浆细胞丰度呈正相关。同时，肿瘤上皮细胞与髓系细胞、T 细胞和 NK 细胞比例呈显著负相关，而与成纤维细胞无明显相关性。
- B 细胞和 T 细胞的差异
- B 细胞：在不同患者组中，B 细胞表现出明显差异。髓系富集（ME）患者肿瘤中浆细胞和浆母细胞比例更高，B 细胞受体（BCR）的 IGHV 基因使用和同位素特征在 ME 和适应性富集（AE）患者间明显不同，提示不同的 B 细胞选择过程。AE 患者 B 细胞类别转换重组减少，IgM? B 细胞比例增加，与更好的预后相关。此外，AE 患者 GC B 细胞克隆性增加，B 细胞在 AE 患者中是主要的抗原呈递细胞（pAPCs），在 T 细胞激活中可能发挥重要作用。
- T 细胞：AE 患者肿瘤内 CD8 T 细胞克隆性增加，T 细胞亚群比例也存在差异，AE 肿瘤中 T 滤泡辅助细胞（Tfh）、幼稚 CD4 细胞和 CD8 效应记忆细胞（EM）比例更高，而 ME 肿瘤中调节性 T 细胞（Treg）、活化 Treg 和 γδ T 细胞比例更高。活化 Treg 细胞在 ME 患者中更易从幼稚 T 细胞分化而来，且在 ME 患者中，Treg 细胞在肿瘤内的克隆性扩张更为明显。同时，研究发现肿瘤和血液中 T 细胞克隆性不同，循环肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的表型也存在差异。
- 免疫细胞浸润的动态变化：循环 TIL B 细胞主要为幼稚 B 细胞，而循环 TIL CD8 T 细胞以 CD8 EM 细胞为主。许多循环 B 和 T 细胞在血液和肿瘤中的表型不同，表明肿瘤内存在广泛的 B 和 T 细胞分化。此外，趋化因子受体在免疫细胞浸润中起重要作用，AE 患者肿瘤内淋巴细胞趋化因子受体表达上调更为明显，而 ME 患者中部分趋化因子受体表达未上调。
- 细胞间通讯与免疫抑制：ME 患者肿瘤内髓系细胞主导细胞间通讯，通过多种免疫调节因子促进免疫抑制，如 SPP1、AXL 等。同时，Treg 细胞相关的趋化因子受体与髓系细胞来源的配体相互作用，促进 Treg 细胞浸润。在 PDAC 肿瘤中，免疫检查点基因在免疫和非免疫细胞亚群中均上调，共同塑造了免疫抑制性的 TME。
- 免疫细胞浸润与患者预后：对 APACT 临床试验中 486 例患者的 IHC 数据分析发现，CD8? T 细胞浸润与 CD163?巨噬细胞浸润相关。根据两种细胞的浸润水平将患者分组后，发现 ME 等效组总生存期最短，AE 等效组最长，表明 CD8? T 细胞与免疫抑制性巨噬细胞的比例对患者预后有重要影响。
研究结论与展望
本研究通过多组学分析，揭示了 PDAC 中髓系富集和适应性富集肿瘤的免疫细胞浸润、选择、分化和反应机制的差异。AE 患者存在功能失调的 GC 或 TLS 反应、较低的同位素转换和较高的 IgM? B 细胞比例，B 细胞可能通过抗原呈递在 T 细胞激活中发挥作用，但 T 细胞控制肿瘤的能力受限。ME 患者髓系细胞浸润较高，通过细胞间信号传导促进免疫抑制，Treg 细胞高度扩张，抑制 GC B 细胞反应。基于这些发现，对于 ME 患者，靶向抑制性髓系细胞和肿瘤浸润 Treg 细胞可能缓解免疫抑制；对于 AE 患者，增强针对 TLS 的免疫反应、靶向 T 细胞衰老或趋化因子可能是有效的治疗策略。本研究为理解 PDAC 免疫治疗失败的原因提供了基础，为开发基于患者肿瘤内免疫异质性的新型治疗靶点开辟了道路。然而，肿瘤内异质性和采样问题仍是限制研究的因素，未来需要进一步研究评估不同疗法对免疫浸润的动态影响，以更好地理解肿瘤 - 免疫相互作用的时空动态。本研究的框架和方法也可应用于其他具有类似免疫特征的癌症研究，为肿瘤免疫治疗提供更广泛的思路。
