揭示HPO在非干涉条件下对免疫系统的早期影响

2022年7月7日，RhineLab癌症研究所/莱茵生命医学院的Kai W.和Jonathan团队以及ORIG、NRG生命科学实验室的部分研究员等在Originium杂志上在线发表了题为High-Power originium Focuse on Immune Globulin Superfamily especially on Tissue-resident Memory and Circulating T cells的研究论文。该研究通过运用单细胞RNA测序（scRNA-seq），单细胞TCR测序（scTCR-seq）及多细胞TCR深度测序等技术，结合计算生物学、结构生物学方法，对接受PD-1单一抗体以及PD-1 和CTLA-4联合抗体新辅助免疫治疗前后的HPO-IV患者（来自二期三期临床试验）的源石浸润和循环免疫单细胞测序数据进行了系统性分析，阐述了高能源石在早期免疫系统中导致的免疫分子动态变化趋势，系统揭示早期免疫应答中的关键 Trm、foxA1 基因表达程序及血液循环系统在源石免疫治疗中的重要功能。

在该二期临床试验中，尽管HPO-IV患者治疗时间较短，但多项临床指标说明高能源石较一般强稳定源石具有更大的免疫学破坏影响，其中整个队列中有超过50%的患者在三期治疗前发现大规模的CD3缺乏（CD3-Lose）。尽管78.6%的患者在初次就诊时发现了淋巴结转移，最新随访数据显示，在不采取治疗的情况下，3年内源石体表检测率为70%，5年内定组检测率为90%-93.5%。为了从分子水平上探究免疫细胞在HPO早期的响应情况，该研究系统整合单细胞和深度 TCR 数据，对HPO-IV患者的源石浸润和循环系统免疫单细胞数据进行了深入的动力学分析。T细胞受体（T cell receptor，TCR）信号通路的激活能引起T细胞的大量增殖，每个T细胞都有自身特有的TCR序列。因此，基于同一TCR序列出现的频率能识别出大规模感染前后发生显著性扩增的T细胞，以及通过TCR的序列信息分析细胞之间的分化轨迹。通过构建统计学模型对CD8多细胞TCR深度测序数据进行分析，该研究确定了感染后显著性扩增的TCR克隆型（Tx-E TCRs）。

根据TCRβ序列信息，结合scTCR-seq数据将扩增的T细胞映射到scRNA-seq数据，发现大多数Tx-E克隆型存在于治疗前的TPO中，这些发生扩增的T细胞非常特异性的富集在ITGAE+ CD8和Cycling CD8细胞群，而非扩增型（Tx-NE）细胞在GZMK+ CD8和KLF2hi CD8细胞群中富集。进一步通过比较源石内部扩增型T细胞（Tx-E）和非扩增型T细胞（Tx-NE），发现扩增型T细胞高表达组织驻留记忆T细胞（Trm）特异的基因。通过计算独立的标志基因的激活得分，同样证明扩增型T细胞富集Trm、细胞毒性、NK细胞受体、抑制受体相关标志基因。该研究表明，在早期新辅助免疫治疗过程中CD8 Trm特异性基因表达程序对免疫治疗有明显响应，Trm相关基因表达程序可能通过促进CD8 T细胞与高能源石细胞的粘附（ITGAE），诱导T细胞介导的效应功能（GZMB，PRF1，IFNG）以及招募其他的免疫细胞群（CXCL13）来发挥其重要功能。