2023年4月，山东大学齐鲁医院血液科纪春岩教授、叶静静教授为共同通讯作者，夏渊博士和孙涛教授为共同第一作者，山东大学齐鲁医院为第一作者和通讯作者单位在LEUKEMIA（IF=12.883）发表题为Spatial single cell analysis of tumor microenvironment remodeling pattern in primary central nervous system lymphoma的文章。该研究阐述了原发性中枢神经系统淋巴瘤的肿瘤微环境（TME）空间特征和重塑模式，为免疫治疗提供了参考，并为其他癌症的TME重塑机制提供了建议。安诺优达为本研究提供10x空间转录组建库测序服务。
研究背景TME在肿瘤发生、发展、转移和药物敏感性中起重要作用，TME的高度异质性使得全面了解肿瘤免疫系统的组成和功能状态具有重要意义。
原发性中枢神经系统淋巴瘤（PCNSL）是一种高度侵袭性的非霍奇金淋巴瘤，主要发生在中枢神经系统。尽管已有研究揭示了PCNSL的细胞组成和基因表达模式，但是TME中的细胞在空间上仍处于混合状态，缺少实际空间位置信息。因此，明确细胞的空间分布特征以及肿瘤发展过程中的空间重塑机制，对厘清TME的时空发展格局和关键发生机制具有重要意义。
材料选择：PCNSL患者组织石蜡切片（四张）
测序策略：10x空间转录组测序& Illumina PE150
研究内容
PCNSL的肿瘤微环境特征
研究者选取四个最具代表性TME的病理切片进行空间转录组测序，并整合已发表的单细胞转录组数据，对空间转录组中的主要细胞类型进行注释。
在已有的PCNSL单细胞数据中，通过聚类获得五种细胞类型：T细胞、巨噬细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞和癌细胞。计算每种细胞类型的基因表达谱，选取每种细胞类型的前三十个基因对空间数据中每个spot点进行打分，完成空间细胞类型的注释。“热（Hot）”、“免疫排斥型（IME）”、“免疫抑制型（IMS）”和“冷（Cold）”四种TME内的免疫细胞和肿瘤细胞表现出不同的基因表达特征。
四种TME的空间异质性
TME的免疫压力感应模型及关键肿瘤亚群的发现
PCNSL进展过程中，四种TME类型发育轨迹存在潜在相关性。热肿瘤是细胞分化的起点，IMS肿瘤处在分化过渡状态，最终后期发展成两种不同的分化终点：IME肿瘤和冷肿瘤。肿瘤细胞亚群能够通过“免疫压力感应模型”对TME进行重塑。
根据基因表达特征进一步筛选分析，最终确定FKBP5与PCNSL进展密切相关，并与另外两个实体瘤的发生也存在关联。靶向这一亚群可能会抑制屏障环境的形成，从而改善免疫治疗。
四种TME类型发育轨迹
TME重塑模式的分子机制
TME中的免疫细胞同样值得关注。通过细胞通讯分析，研究者表征了四种TME各类T细胞的空间特征，挖掘了四种TME各自重要的信号通路和细胞相互作用关系。总体来说，在肿瘤浸润边缘聚集的T细胞以衰竭T细胞为主，这表明各种促进T细胞衰竭的分子可能起着至关重要的作用，为之后的肿瘤免疫治疗提供了参考。
TME重塑模式的分子机制
TME重塑模式的免疫治疗创新
针对TME的免疫治疗一直是肿瘤研究领域关注的焦点。四种TME中免疫检查点分子及其受体（例PD-1和PD-L1）的表达在不同TMEs中表现出明显的时空异质性。在CAR-T疗法中，其主要靶点CD19在不同TMEs也出现了独特的空间表达差异。免疫治疗中的分子表达可能不仅仅是数值变化或随时间的动态变化，而是可能伴随着独特的空间位置变化。
研究结论通过空间转录组和单细胞转录组的联合分析，研究者完整地解析了PCNSL四种典型TME的空间表达景观，揭示了四种TME的发育轨迹和内在的功能相关性。此外，在空间通讯分析中，确定了TME重塑模式的具体机制和免疫压敏模型的关键分子。最后，发现了免疫检查点分子和CAR-T靶分子在免疫治疗中的时空分布和变化特征。这些数据将为今后TME的研究、抗肿瘤药物的开发和治疗方案的选择提供有意义的参考。
参考文献
Xia Y, Sun T, Li G, et al. Spatial single cell analysis of tumor microenvironment remodeling pattern in primary central nervous system lymphoma[J]. Leukemia. 2023 Apr 29.