文献解读｜宫颈癌转移瘤生态系统的单细胞转录组综合分析

英文题目：Integrated single-cell transcriptome analysis of the tumor ecosystems underlying cervical cancer metastasis

期刊：Frontiers in Immunology（IF=8.786）

导语

随着诊断技术和医疗水平的提高，宫颈癌（CC）患者的预后显著改善；然而，局部或远端转移患者的预后仍然很差。本研究使用scRNA-seq全面描绘了CC中原发性肿瘤和转移性淋巴结的转录组特征。结果显示转移性淋巴结（LN）的肿瘤细胞与细胞周期、免疫调节相关信号通路的高度富集有关。转移性LN呈现早期免疫激活现象，表现出比肿瘤中更高的MRC1表达，推测C1QA+MRC1high巨噬细胞可能与肿瘤转移有关。最后，作者证明转移性LN中的肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）具有显著的抗原呈递、细胞粘附和免疫调节功能。本研究加深了我们目前对CC转移的理解，并为未来的CC治疗提供了新的思路。

科学问题

宫颈癌恶性细胞淋巴结转移的分子机制是什么?

主要技术

单细胞RNA测序

实验思路

研究结果

1. 原发性肿瘤和转移性LN的单细胞转录组学分析

为了研究CC转移的细胞和分子特征，作者对三个肿瘤样本（肿瘤1、2和3）以及一个阳性淋巴结（P-LN）和一个阴性淋巴结（N-LN）进行scRNA-seq测序。scRNA-seq结果中共注释到九种细胞类型：上皮细胞、巨噬细胞、肥大细胞、B细胞、成纤维细胞、内皮细胞、中性粒细胞、浆细胞、NK/T细胞，每个细胞谱系的比例在不同样本中有所不同。

对转移性肿瘤和非转移性肿瘤做GSVA分析，结果显示非转移性肿瘤表现出细胞周期相关信号通路的高度富集，而炎症相关信号通路在转移性肿瘤中上调，且转移性肿瘤具有更高的免疫细胞浸润水平，上皮细胞比例较低。表明一旦发生肿瘤转移，肿瘤细胞会发生一系列功能变化以适应肿瘤微环境，这有利于肿瘤细胞的免疫逃逸。

2. 原发性肿瘤和转移性淋巴结的细胞特征分析

随后，作者进一步评估了转移性淋巴结和原发性肿瘤中肿瘤细胞的特征。发现转移性淋巴结中的肿瘤细胞表现出细胞周期和免疫调节相关信号通路的高表达，暗示转移性肿瘤细胞充当内源性抗原，激活免疫反应。原发性病变中肿瘤细胞的代谢水平高于转移性淋巴结，与前人研究结论一致，即肿瘤淋巴结转移中，涉及一定的免疫调节和代谢转换。作者在转移性肿瘤细胞中识别到上皮-间充质转化（EMT）程序，而EMT是肿瘤发展、伤口愈合和肿瘤细胞转移的重要基础。

转移性LN表现出免疫反应的早期激活状态，其特征是增殖性T细胞、NK细胞和耗竭CD8 T细胞增加，具有细胞毒性；与正常LN相比，幼稚T细胞减少。同时转移性淋巴结 TME的另一个重要特征是FOXP3+ Tregs的高浸润。Treg细胞通常在TME中发挥免疫抑制作用，减弱抗肿瘤特异性免疫反应，从而促进肿瘤细胞的免疫逃逸。因此推测，在转移性淋巴结中，细胞毒性和免疫抑制细胞之间存在平衡。肿瘤细胞不仅可以促进细胞毒性T细胞的迁移和增殖，还可以诱导免疫细胞的免疫耐受，从而使肿瘤细胞逃避免疫监视；存活的肿瘤细胞进一步创建适合肿瘤生长的新环境。

 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）在肿瘤生长、血管生成、侵袭和转移中发挥关键作用。作者发现MRC1（CD206）在转移性淋巴结中的表达水平高于肿瘤，因此将转移性淋巴结中C1QA+巨噬细胞的类型定义为C1QA+MRC1high巨噬细胞。功能分析表明，这种类型的巨噬细胞具有高度的吞噬作用、补体激活和膜内陷，表明免疫抑制巨噬细胞可以被重新激活或吸引到病变处。

CAFs是TME的关键组成部分，具有特定的功能，包括基质沉积和重塑、与癌症细胞的广泛相互信号交互作用以及与免疫的串扰。本研究中，作者发现肿瘤源性CAF与多种信号通路相关，如缺氧（HIF1A）、TGF-β（TGF1和VEGFA）和WNT/SMAD信号通路（WNT5A和SMAD1），并表现出与肿瘤细胞相似的功能，暗示肿瘤中的CAFs在肿瘤发展中发挥重要作用。而转移性LN衍生的CAF高表达CD74、C7、CXCL12、S100A7和GNLY，表明其具有免疫调节作用。

3. 肿瘤细胞与其他细胞类型的分子相互作用

为探索肿瘤细胞与免疫细胞和基质细胞之间的相互作用，作者分别在肿瘤和转移性LN中进行了肿瘤细胞与其他细胞类型的细胞间通讯分析。

转移性LN中，上皮细胞与内皮细胞、B细胞、巨噬细胞和NK/T细胞的相互作用更多，而肿瘤中的上皮细胞与巨噬细胞和内皮细胞的联系更多。原发性肿瘤中的上皮细胞可以通过几个特定的配体来调节其他细胞类型的功能，如Wnt7B/4、VEGFA/B、PTN、PDGFA、LGALS9和CXCL1/2/3/9/12。肿瘤组织中，免疫细胞可以通过特定的配体-受体对调节上皮细胞，如TNFSF14-TNFRSF14、MIF-（CD74+CD44）、IFNG-（FINGR1+IFNGR2）、CXCL12-ACKR3、CXCL11-ACKR3。这些细胞互作均与免疫检查点基因的表达有关，暗示免疫治疗的效果可能更好。

参考文献：

Li C, Liu D, Yang S, Hua K (2022) Integrated single-cell transcriptome analysis of the tumor ecosystems underlying cervical cancer metastasis. Front Immunol 13:966291. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.966291