肾癌肿瘤微环境图谱鉴定和研究
肾癌肿瘤微环境图谱鉴定和研究
ccRCC与免疫治疗
■晚期肾癌治疗药物发展历程
细胞因子时代
靶向治疗时代
免疫联合治疗时代
FDA批准的进展期肾癌治疗药物
1992：高剂量IL-2干扰素
2005：贝伐单抗联合IFN-α、索拉非尼、舒尼替尼
2006：替西罗莫司、依维莫司、索拉非尼
2007：培唑帕尼、舒尼替尼
2009：阿昔替尼
2013：依维莫司
2015：阿昔替尼、卡瑞替尼、乐伐替尼联合依维莫司
2018：纳武单抗联合伊匹单抗
2019：阿特珠单抗+贝伐单抗、阿瓦鲁单抗+阿昔替尼、帕博利珠单抗+阿昔替尼
CFDA批准的进展期肾癌治疗药物
●肾癌从抗血管生成靶向治疗时代进入免疫联合治疗时代；
●免疫联合治疗逐渐成为晚期肾癌一线治疗的主流，尤其是PD-1联合抗血管生成药物，ORR提高至55%以上，无论PD-L1表达高低均有获益
ccRCC与免疫治疗
●2019 ASCO转移性或不可切除性ccRCC的一线治疗
●2019 ASCO转移性或不可切除性ccRCC的二线治疗
●2019 ASCO转移性或不可切除性ccRCC的三线治疗
■美国FDA已经批准三项PD1/L1单抗联合免疫治疗用于晚期肾癌的一线治疗
肾癌肿瘤微环境的认识尤为重要
世界上没有两片相同的叶子。对于多细胞生物来说，细胞与细胞之间是有差异的
●传统的研究方法，是在多细胞水平进行的。因此，最终得到的信号值，其实是多个细胞的平均，丢失了异质性的信息
●单细胞研究，探索 ccRCC肿瘤免疫微环境，是肿瘤基础研究和临床个性化治疗的重要方向
●单细胞测序数据：21个样本(12个肿瘤样本和9个对照样本)
●TCGA数据库中的ccRCC(TCGA KIRC，533例肿瘤样本和72例正常样本
●ccRCC肿瘤微环境 细胞图谱
●24550个细胞，7786个细胞正常组织，16764个细胞来源于肿瘤组织
●随后通过cell marker数据库对其进行注释，最后筛选到了15种细胞类型（肿瘤细胞、9种免疫细胞及5种非免疫细胞）
●为了揭示瘤内异质性，又针对这15类型细胞进一步细分，共分选出39种细胞亚型
ccRCC肿瘤微环境 细胞图谱-Marker
●ccRCC肿瘤微环境中CD8+T细胞趋向耗竭
·5108个CD8+T细胞分为了四种细胞簇亚型，其中cluster2（normal），cluster1，2，3（tumor）
·抑制性免疫检查点在cluster4中上调，这些数据表明cluster4细胞在TME中趋向耗竭HAVCR2（TIM3）
·LAG3和 HAVCR2在大多数肿瘤浸润CD8+T细胞中高表达（组织芯片验证免疫检查点表达）
●CD8+T cluster4耗竭型T细胞；
●LAG3和 HAVCR2（TIM3）在大多数ccRCC肿瘤浸润性CD8+T细胞中高表达；
●LAG3和 HAVCR2（TIM3）可能是ccRCC免疫治疗的较好靶点。
ccRCC肿瘤微环境中CD8+T细胞趋向耗竭
拟时序分析·CD8+cluster1
·CD8+cluster2
*CD8+cluster3
*CD8+cluster4
●CD8+T逐步向耗竭性T细胞转化
●在分化轨迹的末端出现了代表耗竭的T细胞簇，T细胞衰竭免疫检查点倾向于上调，而增效检查点倾向于下调
●metascape富集分析显示，组蛋白修饰、泛素介导的蛋白水解和细胞粘附途径在衰竭的CD8+T细胞中高度富集
●细胞因子的产生和T细胞的活化发生在ccRCC的早期
ccRCC肿瘤微环境中CD8+T细胞趋向耗竭
SCENIC分析CD8+T细胞转录因子的变化
EOMES调节的基因参与调节T细胞“终端”分化的TF；IRF2是免疫抑制相关的TF
NFAT家族不依赖AP-1功能，促进CD8+T细胞的耗竭的TF
SCENIC分析发现，转录因子ECOMES，STAT3 、HIVEP和NFAT家族的4个成员在衰竭的CD8+T细胞中被显著激活，而AP-1（JUN、FOS、FOSB）功能被抑制
ccRCC肿瘤微环境中CD8+T细胞趋向耗竭
●CD8+T细胞在ccRCC的早期被激活，持续抗原刺激后，活化的CD8+T细胞逐步趋向耗竭；
●CD8+T细胞耗竭中，DNA甲基化在这一过程中起重要作用；
●除了PD-1，CTLA-4免疫检查点外，LAG3和TIM3可能是ccRCC免疫治疗的较好免疫治疗靶点；
●鉴定出肿瘤组织来源的CD8+T细胞 Cluster4属于耗竭型T细胞
巨噬细胞在ccRCC肿瘤微环境中占重要位置且趋向M极化
●CellphoneDB（细胞通讯）分析潜在的受体-配体对并构建相互作用网络，发现巨噬细胞与其他细胞类型的互作作用对最多，巨噬细胞是ccRCC肿瘤微
●具有M2极化的标记物（CD68/CD163/TREM2/TAMs/VEGFA）在cluster1中均高表达
●scRNA-seq分析发现，TREM2仅在cluster1中存在；
●TCGA-KIRC测序数据分析TREM2与M2极化标记物之间的相关性，结果发现相关系数均
巨噬细胞在ccRCC肿瘤微环境中占重要位置且趋向M极化
●免疫检查点的分析和验证，发现CD274（PD-L1）和PDCD1LG2（PD-L2），CD80/86（CTLA4
配体）在cluster1中高表达
●这一证据证明了cluster1巨噬细胞的免疫抑制特性增强
●GSVA分析结果发现cluster1中的基因在补体和干扰素（IFN）通路中显著上调，炎症通路下调。
●cluster1为M2巨噬细胞类群，且具有促进肾透
巨噬细胞在ccRCC肿瘤微环境
●巨噬细胞在ccRCC肿瘤微环境中占重要位置；
●鉴定出肿瘤组织来源的巨噬细胞Cluster1属于M2-TAM，促进ccRCC恶化和进展；
●免疫检查点PD-L1和PD-L2在cluster1中的表达
成纤维细胞在ccRCC肿瘤微环境中显著富集
●大多数成纤维细胞来自肿瘤组织
●FABP5几乎只在成纤维细胞中表达，CEBPB还与脂质代谢有关
●异常的脂质代谢不仅可能发生在癌细胞中，也可能发生在肿瘤相关成纤维
肿瘤来源的内皮细胞参与 ccRCC的免疫抑制浸润