《Acta Neuropathologica》:Integrated multi-omics identifies lineage-dependent myeloid cells recruitment and the APP-CD74 axis as an immunoregulatory target in pediatric high-grade glioma
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研究人员对26例弥漫内生性桥脑胶质瘤(DIPG)尸检标本及配对正常脑组织进行批量RNA测序(bulk RNA sequencing),并将8例DIPG患者单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)数据与公共儿
研究人员对26例弥漫内生性桥脑胶质瘤(DIPG)尸检标本及配对正常脑组织进行批量RNA测序(bulk RNA sequencing),并将8例DIPG患者单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)数据与公共儿童高级别胶质瘤(pediatric high-grade glioma, pHGG)数据集整合,结合体外Transwell与流式细胞术实验,发现DIPG肿瘤通过趋化因子介导机制主动招募单核细胞。研究人员发现肿瘤细胞趋化因子表达由间质样(mesenchymal-like, MES-like)谱系状态而非组蛋白突变驱动,46株pHGG细胞系中MES-like谱系评分与趋化因子表达评分显著相关。CellChat分析预测APP-CD74为肿瘤细胞与肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAMs)间重要互作通路,免疫荧光验证其空间邻近。APP在DIPG肿瘤组织RNA与蛋白水平均显著低于正常脑。重组APP刺激THP-1来源巨噬细胞诱导促炎反应,包括M1-like标志物上调、干扰素相关通路富集及炎症细胞因子分泌增加。结果表明肿瘤APP表达降低可促进非炎症TAM表型与免疫抑制微环境;蛋白建模与对接分析界定APP-CD74结合界面,为治疗靶向提供结构基础。
《Acta Neuropathologica》刊发的该项研究聚焦弥漫内生性桥脑胶质瘤(DIPG)这一预后极差的儿童中枢神经系统肿瘤。DIPG具有H3K27M等组蛋白突变,因解剖部位、浸润性及血脑屏障(blood–brain barrier, BBB)限制,标准治疗仅为姑息放疗。与成人胶质母细胞瘤不同,DIPG淋巴细胞稀少,髓系群体(小胶质细胞与单核来源巨噬细胞)占主导,肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)呈非炎症性免疫抑制状态。尽管CAR-T等免疫疗法在探索中,但肿瘤细胞与肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)间互作机制不清,阻碍TME重编程与新药靶点发现,因此亟需解析髓系细胞招募及细胞间通讯规律。
研究人员开展多组学整合研究:以26例DIPG尸检肿瘤及配对正常额叶组织作批量RNA测序;8例DIPG单细胞数据联合公共pHGG数据集;以CCHMC-DIPG-1、CCHMC-DIPG-2、SU-DIPG-IV、SU-DIPG-XXXVI等原代细胞系与THP-1单核细胞行Transwell迁移、流式分型、Luminex细胞因子检测;用ssGSEA(single-sample gene set enrichment analysis)在46株儿童癌症模型图谱(Childhood Cancer Model Atlas, CCMA)细胞系评估趋化因子与谱系评分;以Seurat、Harmony、CellChat做单细胞注释与细胞通讯推断;以I-TASSER-MTD、GROMACS、CHARMM-GUI、HADDOCK做APP与CD74蛋白建模及对接;并以膜约束高斯网络模型(membrane-restrained Gaussian network model)分析界面力学耦合。
RNA测序揭示DIPG中抗原提呈与髓系激活特征
批量RNA测序显示2352个基因上调、2458个基因下调;上调基因含PDCD1、LAG3等检查点分子及CSF1、CD163、CCL2等髓系相关基因。GO富集突出MHC(Major Histocompatibility Complex)类II相关抗原提呈通路,HLA-DRA、CD74、HSP90AA1等表达增强;ITGAM(CD11b)、CD14、STAT6高表达与患者总生存缩短相关,说明髓系细胞促进进展。
DIPG细胞表现差异性的单核细胞招募与极化能力
GSEA富集MCP-1(CCL2)产生正调控、白细胞迁移与巨噬细胞活化。体外Transwell中SU-DIPG-IV与SU-DIPG-XXXVI条件培养基显著促THP-1迁移;流式显示其提升CD11b+CD163+免疫抑制样单核比例,而CCHMC两株无此效,说明不同DIPG细胞系免疫调节能力异质。
趋化因子特征由谱系状态而非组蛋白突变驱动
Luminex中SU-DIPG-IV/XXXVI高泌CCL2、IL-10、TGF-β1。46株pHGG细胞系趋化因子表达不按H3K27M/H3WT分组分布;ssGSEA示趋化因子评分与MES-like评分正相关(R=0.73, p=6.5e?09),与OPC-like、NPC-like负相关,与AC-like无关;MES-like细胞系趋化因子评分最高,证明谱系状态主导趋化因子输出。
单细胞RNA测序显示TAM-肿瘤细胞多通路对话
整合八例本队+公共数据共22300细胞,UMAP分群见恶性细胞、TAMs、TILs(tumor-infiltrating lymphocytes);各亚型均见TAM高占比。CellChat示OPC-like、缺氧、AC/MES-like肿瘤细胞收发信号强;TAM发SPP1、GRN信号,收APP、TGF-β、SEMA3信号。
APP-CD74轴是靶向TAM的显著候选通路且APP在肿瘤下调
CellChat预测APP-CD74为TAM唯一接收的接触性通路;UMAP中APP广表达、CD74限TAM;免疫荧光证APP(绿)与CD74(红)空间邻近。批量与Western均示肿瘤APP、APLP1、APLP2低于正常;六对标本APP/β-actin比下降,提示APP低表达伴随免疫抑制。
APP刺激诱导巨噬细胞促炎反应
重组人APP751刺激THP-1来源巨噬细胞,RNA-seq见340上调和110下调基因;IFIT1、IFIT2、IL1B、CCL2、CXCL10上调,CD163、MRC1(CD206)、ARG2下调。GSEA富集inflammatory response、interferon alpha response、interferon gamma response、TNF alpha signaling via NF-κB,表型向M1-like/促炎偏移。
蛋白建模与对接界定APP-CD74结合界面
研究人员以UniProt序列建APP(P05067)与CD74(P04233)模型,借8VRW构CD74寡聚体,CHARMM-GUI嵌入脂双层,HADDOCK对接,膜约束GNM算残基波动与有效刚度kijeff,明确跨膜区、疏水补丁与界面残基偶联方式,给出可成药界面。
讨论部分总结:研究人员指出DIPG虽称“冷”肿瘤,却保留MHC抗原提呈程序;髓系浸润由MES-like状态通过CCL2等趋化因子驱动,而非组蛋白突变本身。APP-CD74作为肿瘤细胞至TAM的接触性信号,在生理下可能维持一定免疫感应;肿瘤APP下调使TAM失去促炎启动信号,转向CD163+免疫抑制表型,协同TGF-β、SEMA3等加固抑制微环境。该轴可作为重编程TAM、联合免疫治疗的靶点,结构模型为抗体/肽类干预奠基。
结论部分译文:
综合多组学表明,DIPG肿瘤经趋化因子主动招募单核细胞,该能力由MES-like谱系状态而非组蛋白突变决定。CellChat预测并经实验支持的APP-CD74信号是肿瘤细胞与TAM间关键互作;APP在DIPG中RNA与蛋白均下调,重组APP使THP-1来源巨噬细胞发生M1-like与干扰素通路为主的促炎重编程。上述证据说明肿瘤APP降低促成非炎症TAM表型与免疫抑制TME。蛋白建模与对接阐明APP-CD74结合界面,为靶向该免疫调控轴提供结构依据。