项目文章丨单细胞测序揭示LAG3阻断剂对微波消融抗癌协同作用的机制

2022年9月30日，北京博奥晶典生物技术有限公司合作常州市第一人民医院（苏州大学附属第三医院）陈陆俊研究员及蒋敬庭教授团队的研究人员，在 Journal of Translational Medicine（IF: 8.440）发表了应用单细胞转录组测序揭示 LAG3 阻断剂对微波消融抗癌产生协同作用的研究成果。该研究论文是课题组跟博奥合作发表的第 3 篇高水平单细胞测序相关研究论文，本研究中 10x 单细胞转录组测序由博奥晶典提供。

【发表期刊】Journal of Translational Medicine

【影响因子】8.440

【发表时间】2022年9月30日

【发表单位】常州市第一人民医院

研究背景

微波消融（MWA）联合免疫检查点抑制剂（ICI） 是一种很有前途的治疗结直肠癌 (CRC) 肝转移的抗肿瘤治疗策略。此外，微波消融后，肿瘤微环境（TME）中 LAG3 的表达上调，表明 LAG3 与免疫抑制免疫反应的调节有关，MWA 和 LAG3 阻断的联合治疗可以作为一种有前景的癌症治疗策略。

研究路线

主要结果

1. MWA 治疗后 LAG3 表达上调

利用 MC38 肿瘤小鼠模型，首先研究了 TILs 中 LAG3 的表达。结果显示，与脾细胞相比，TILs 中的 LAG3 表达更高。接下来，在 MC38 肿瘤模型中评估了 MWA 治疗后远处肿瘤环境中 LAG3 的表达。发现 MWA 后第 10 天，CD4+TIL、CD8+TIL 和 NK 细胞中 LAG3 的表达显著增强。然后，我们下载数据库中相关 scRNA 测序数据，同样地发现，在不同的 T 细胞群体中，LAG3 表达均上调，尤其是在 RFA 后的 CD8+T 和 CD4+T 细胞亚群中。

2. LAG3 阻断剂联合 MWA 协同抑制肿瘤生长将小鼠分为 4 组：control 组，MWA 组，LAG-3 阻断剂组，LAG3 阻断剂+MWA 组，背部双侧接种 mc38 肿瘤细胞，处理后每周测量 3 次左侧肿瘤大小。结果显示，LAG3 阻断剂+MWA 组肿瘤生长显著降低、生存率显著提高。

3. LAG3 阻断剂联合 MWA 治疗后 TME 的单细胞图谱

分选MWA 组和 LAG3 阻断剂联合 MWA 治疗的 MC38 小鼠模型中 CD45+细胞，进行单细胞转录组测序，分析样本中不同亚群的比例差异，发现联合组中髓细胞的比例略有增加。随后，对髓系细胞和 T 细胞进行了亚群分析，分析结果显示，联合治疗组中单核细胞、TAM1 和 TAM2 细胞的比例略有增加。T 细胞群体中，CD8+T 细胞略有增加。

4. 单细胞转录组测序揭示 MWA 和 LAG3 阻断联合治疗导致 TILs 增加

为了更好地分析 MWA 和 LAG3 阻断组中增强抗肿瘤活性的潜在机制，研究人员分析了不同组肿瘤中 TILs 的比例。与对照小鼠获得的肿瘤相比，联合治疗组分离的肿瘤中 CD45+TIL 的比例增加了 3-4 倍。CD45+TILs 中，我们发现 CD4+T 和 CD8+T 细胞的比例明显高于对照组、MWA 组和 LAG3 阻断组。总的来说，这些结果表明，MWA 联合 LAG3 阻断导致 T 细胞比例增加。

5. 抗 LAG3 与 MWA 协同治疗改变了 CD8+TILs 的分化状态

为了更好地分析 MWA 与 LAG3 阻断剂联合应用如何改变 CD8+TILs，研究人员对 MWA 组和 MWA 联合 LAG3 拮抗剂组的所有 CD8+T 细胞进行了详细的亚群分析。结果显示，LAG3 在耗竭 CD8+T 细胞簇中高表达，联合治疗后该簇的比例显著降低。拟时序分析发现 CD8+T 细胞经历了从干细胞样 CD8+T 细胞到效应型 CD8+T 细胞再到耗竭型 CD8+T 细胞的分化，而 MWA 与 LAG3 阻断剂联合治疗显著降低了 CD8+T 细胞的耗竭。

6. 抗 LAG3 与 MWA 协同治疗改变了 CD8+TILs 与其他细胞之间的相互作用

研究人员使用 CellChat 定量描述和比较了 MWA 和联合治疗组不同免疫细胞亚群之间的细胞间通信网络。结果显示，在联合组中，髓样细胞和 CD8+T 细胞之间的相互作用在相互作用的数量和强度上都显著增强，表明免疫激活的 TME 更多。此外从和弦图中可以看到，联合治疗组的 CXCLs 信号通路网络和 IFNs 信号通路相互作用更多。这与联合治疗组 CXCLs 途径和 IFNs 途径之间的相互作用更强的结果一致。

全文结论

本研究首次报道，LAG3 阻断剂和联合 MWA 治疗可延长 MC38 对侧肿瘤模型的生存期并延缓肿瘤的发展，联合治疗可通过促进 CD8+TILs 的功能将 TME 重新编程为抗肿瘤方式。

参考文献

Shao, D., Chen, Y., Huang, H. et al. LAG3 blockade coordinates with microwave ablation to promote CD8+ T cell-mediated anti-tumor immunity. J Transl Med 20, 433 (2022). https://doi.org/10.1186/s12967-022-03646-7.