单细胞分析揭示肿瘤大小驱动原发性乳腺癌及其淋巴结免疫细胞谱改变

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:BJC Reports

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  【编辑推荐】为探究原发肿瘤及转移淋巴结中肿瘤细胞如何塑造局部免疫微环境,研究人员对 38 例可手术乳腺癌患者的 29 个原发肿瘤和 36 个淋巴结进行深度免疫表型分析。发现原发肿瘤与淋巴结免疫谱差异显著,肿瘤大小是免疫细胞组成变化的主要驱动因素,为个体化免疫治疗提供新线索。

  乳腺癌作为全球女性最常见的恶性肿瘤,其淋巴结转移状态不仅是重要的预后指标,还直接影响治疗决策。尽管免疫检查点抑制剂在新辅助治疗中展现出一定疗效,但原发肿瘤与转移淋巴结内肿瘤细胞如何调控局部免疫微环境的机制仍不清晰。尤其是约 30-40% 的乳腺癌患者初诊时已发生前哨淋巴结(SN)或腋窝淋巴结(ALN)转移,而不同转移阶段淋巴结中的免疫细胞组成差异及与原发肿瘤的关联尚不明确。深入解析这些问题,将为乳腺癌的个体化免疫治疗策略提供关键依据。
挪威奥斯陆大学医院癌症遗传学系等机构的研究人员,针对 38 例可手术乳腺癌患者(包含 ER?、HER2?、三阴性乳腺癌(TNBC)等亚型)的 29 个原发肿瘤及 36 个淋巴结(包括 SN?、SN?、ALN?)样本,开展了单细胞水平的深度免疫表型分析。研究成果发表于《BJC Reports》,揭示了肿瘤大小在调控免疫细胞微环境中的核心作用。

研究主要采用了以下关键技术方法:通过流式细胞术(CyTOF)结合 46 参数抗体 panel 对单细胞悬液进行染色,利用 FlowSOM 算法进行无监督聚类分析,识别免疫细胞亚群及肿瘤细胞表型;对福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织进行免疫组化(IHC)和免疫荧光染色,检测肿瘤细胞标志物表达;运用成像质谱流式技术(IMC)进行空间免疫表型分析,结合病理评分评估肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)及三级淋巴结构(TLS)等特征。样本来源于 OSLO2 乳腺癌观察性试验,涵盖不同亚型及转移状态的配对样本。

原发肿瘤与淋巴结具有独特的免疫细胞谱


通过单细胞质谱流式分析,研究人员在原发肿瘤和淋巴结中鉴定出 7 个 B 细胞、19 个 T 细胞、2 个 NK 细胞及 5 个髓系细胞元簇。淋巴结中以 B 细胞和 CD4? T 细胞为主,而原发肿瘤则以 CD8? T 细胞和 CD4? T 细胞为主,且肿瘤细胞比例显著更高。进一步分析发现,淋巴结中 naive CD4? T 细胞、naive 及记忆 B 细胞丰度显著高于原发肿瘤,而原发肿瘤中耗竭 CD8? T 细胞、活化调节性 T 细胞(Treg)等免疫抑制性细胞亚群更为富集。层次聚类分析显示,原发肿瘤与淋巴结的免疫谱可明显分为两个簇,且组织类型和肿瘤大小与聚类结果显著相关,提示肿瘤大小可能是免疫谱差异的关键因素。

原发肿瘤免疫谱无法预测淋巴结状态


对配对样本的层次聚类分析显示,原发肿瘤分为 PT1-3 三个簇,其中 PT1 簇以耗竭 CD8? T 细胞和活化 Treg 为主,肿瘤体积更大、TILs 更少,且多数伴有 ALN?转移;PT3 簇则以 B 细胞亚群和 TLS 丰富为特征,肿瘤体积较小。淋巴结样本分为 LN1-4 簇,其中 ALN?样本主要集中在 LN1 和 LN2 簇,表现为 naive CD4? T 细胞减少、B 细胞亚群增加。然而,原发肿瘤与对应淋巴结的免疫簇之间无显著关联,表明原发肿瘤免疫状态无法预测淋巴结转移情况,而淋巴结状态与转移灶大小密切相关,ALN?样本的转移灶显著大于 SN?。

ALN?淋巴结的 T 细胞谱与原发肿瘤相似


T 细胞亚群分析显示,ALN?淋巴结中耗竭 CD8? T 细胞、记忆 CD4? T 细胞等亚群的丰度与原发肿瘤相似,且与转移灶大小呈正相关,而 naive CD4? T 细胞等则呈负相关。这表明较大的转移灶会诱导与原发肿瘤类似的 T 细胞耗竭和免疫抑制微环境,而 SN?淋巴结因转移灶较小,尚未引起明显的免疫谱改变。进一步验证了肿瘤大小在驱动免疫细胞组成变化中的核心作用。

小转移灶呈现上皮 - 间质转化(EMT)样表型


肿瘤细胞表型分析发现,SN?等小转移灶中的肿瘤细胞上皮标志物 EpCAM、E - 钙粘蛋白(E-cadherin)表达降低,而间充质标志物波形蛋白(Vimentin)、CD44 表达升高,呈现 EMT 样特征;ALN?等大转移灶则更接近上皮表型,且表达 TIM-3、CCR5 等免疫调节分子。空间成像分析显示,小转移灶中的肿瘤细胞(PanKer?)与免疫细胞(如 B 细胞、T 细胞)紧密相邻,而大转移灶边缘由 PanKer?肿瘤细胞构成,且缺乏 HLA-A 表达,可能逃避免疫识别。这提示转移灶大小不仅影响免疫微环境,还与肿瘤细胞的表型可塑性密切相关。

研究结论与意义


本研究通过单细胞多组学技术,系统解析了乳腺癌原发肿瘤与淋巴结的免疫微环境差异,证实肿瘤大小(包括原发灶和转移灶)是驱动免疫细胞组成变化的核心因素。较大的原发肿瘤及转移灶会诱导 CD8? T 细胞耗竭和 Treg 活化,形成免疫抑制微环境;而小转移灶的 EMT 样表型可能促进早期转移,但尚未完全建立免疫逃逸机制。这些发现不仅揭示了乳腺癌进展过程中免疫微环境的动态变化规律,还为基于肿瘤负荷的免疫治疗策略提供了理论依据,例如针对大体积肿瘤需更积极的免疫激活手段,而小转移灶可能对靶向 EMT 的治疗敏感。此外,研究还提示淋巴结转移状态的异质性与转移灶大小相关,为临床评估预后和制定个性化治疗方案提供了新的生物标志物视角。未来需更大样本量验证亚型特异性差异,并探索肿瘤大小与免疫治疗响应的关联,以推动乳腺癌免疫治疗的精准化发展。

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