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卵巢癌（OC）是最致命的妇科恶性肿瘤，在女性癌症死亡中所占比例为5%，卵巢癌晚期患者常伴有腹腔内网膜转移和腹水症状。
尽管手术+化疗+贝伐珠单抗的联合疗法可以延长患者5年生存率，但总体效果有限。免疫治疗方面，免疫检查点抑制剂在临床试验中仅显示10%的客观缓解率，且不同卵巢癌亚型对免疫治疗的反应呈现多样性，这可能与肿瘤浸润淋巴细胞的比例和功能活性有关。另外，有研究表明，腹水中癌症相关成纤维细胞分泌的因子IL-6可能会刺激肿瘤细胞中的信号通路，促进肿瘤生长、导致预后不佳。
因此，了解卵巢癌的肿瘤微环境以及腹水中的免疫微环境，对于解答卵巢癌进展机制和提高治疗效果至关重要。
近日，由上海交大医学院附属新华医院汪希鹏教授、北大生物医学前沿创新中心（BIOPIC）张泽民教授、上海交大医学院上海市免疫学研究所博士后李子逸合作完成的一项最新研究成果，发表在Nature Cancer期刊上。
他们利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）等技术，构建卵巢癌多组织单细胞图谱，以全面探索卵巢癌相关的多个不同部位免疫微环境组成。结果发现，腹水中的记忆T细胞会迁移至原发病灶或网膜转移灶中，是肿瘤浸润耗竭T细胞的主要来源，并揭示几种免疫细胞或内皮细胞可能为预测化疗反应的生物标志物[1]。
论文首页截图
在这项研究中，汪希鹏、张泽民、李子逸等人获取14名卵巢癌晚期患者的不同部位组织样本，包括外周血液、盆腔淋巴结、原发性卵巢肿瘤、网膜转移灶和腹水，对223363个单细胞进行scRNA-seq分析。
他们发现，卵巢癌原发病灶和网膜转移灶的细胞组成没有明显差异，说明具有相似的肿瘤微环境。对于腹水来说，CD8+T细胞、巨噬细胞、树突状细胞所占比例较高，表现为炎症环境，而且在所有腹水样本中都能检测到肿瘤细胞的存在。
5个不同部位的组织样本中的细胞组成
从T细胞来看，表征分析结果显示，腹水中富集的GZMK+CD8+效应记忆T细胞和CD4+中央记忆T细胞，是原发病灶或网膜转移灶中的耗竭性CD8+T细胞和辅助性CD4+T细胞的主要来源。换句话说，腹水中的免疫细胞调控着肿瘤组织中的免疫环境。另外，与腹水相比，肿瘤组织的免疫抑制状态更强。
腹水与两个肿瘤组织的T细胞之间的关系
从髓系细胞来看，腹水和肿瘤组织富集着不同基因特征的树突状细胞（DCs）、巨噬细胞。
其中，高表达成熟和免疫调节标志物的LAMP3+DCs细胞亚群在肿瘤组织和淋巴结中富集，可能有助于卵巢肿瘤组织（而非网膜转移灶）中的辅助性CD4+T细胞的浸润和分化。此外，DCs细胞的组织特异性与化疗反应相关，相较于对化疗有反应的患者，无反应患者腹水中的M01_DC-CD1C细胞亚群（cDC2）比例显著增加，M02_DC-CLEC9A细胞亚群（cDC1）比例下降。
根据其分布情况，巨噬细胞可分为肿瘤富集巨噬细胞（TeMs）和腹水富集巨噬细胞（AeMs）。TeMs细胞主要包括M07、M10和M12亚群，参与T细胞的招募和免疫反应；AeMs细胞则主要包括M08、M09、M11和M14亚群，表现出与肿瘤进展和免疫调节相关的基因表达。
对起源进行深入探索，研究者们发现两种不同来源的巨噬细胞，一种是来自胚胎的组织驻留巨噬细胞，另一种是来自外周血单核细胞的巨噬细胞。不同来源的巨噬细胞在基因表达和功能上有差异，与肿瘤发展、免疫微环境构成密切相关，在腹水中约有一半的巨噬细胞属于组织驻留巨噬细胞。
组织驻留巨噬细胞（M07）和外周血单核细胞来源巨噬细胞（M10）之间的差异表达基因和激活信号通路
除了免疫细胞，研究者们还关注了基质细胞。
他们发现，肿瘤组织中主要存在两种内皮细胞，分别为IL13RA1+E02和VCAM1+E06。根据基因表达特征，IL13RA1+E02可以通过促进肿瘤血管生成和迁移来促进化疗耐药；相比之下，VCAM1+E06可能有助于淋巴细胞浸润，并参与抗原加工、呈递以增强化疗敏感性。另外，对化疗无反应的患者治疗前原发肿瘤组织中IL13RA1+E02水平明显更高，VCAM1+E06水平很低。
患者治疗前原发肿瘤组织中的两种内皮细胞比例与化疗反应相关
由于有研究表明，卵巢癌患者腹水症状与化疗反应和预后相关，研究们对患者腹水中的免疫微环境展开进一步探索。
结果显示，在对化疗有良好反应的患者治疗前腹水中，黏膜相关恒定T细胞（MAIT）水平较高，且处于激活状态。相反，对化疗不敏感的患者治疗前腹水中MAIT细胞功能异常，表达更多与免疫抑制相关的基因。
总体来说，这项单细胞研究提供了全局视角，帮助我们了解卵巢癌原发病灶或网膜转移灶的肿瘤微环境和腹水的免疫微环境，并揭示腹水与肿瘤组织之间的关联。
更重要的是，研究结果提示，卵巢癌患者治疗前腹水中的特定DCs细胞亚群、MAIT细胞水平以及治疗前原发肿瘤组织中的VCAM1+E06细胞水平，可能是预测化疗效果的生物标志物。
参考文献：
本文作者丨张艾迪