文献解读 | 肾细胞癌诊断和术后预测的潜在新手段—TCR多样性

导读:

肾细胞癌(简称肾癌)是泌尿系统中恶性度较高的肿瘤,也是最常见的肿瘤之一。众所周知,肾脏器官主要是帮助排除体内产生的废物,维持体内液体平衡,但当肾脏内的癌细胞不受控制的在肾小管内增殖后,会导致肾癌的出现。据调查,肾癌在我国泌尿生殖系统肿瘤中占第二位,仅次于膀胱肿瘤,占成人恶性肿瘤的2%~3% 、小儿恶性肿瘤的20%左右。男女发病率有明显差异,据统计,男女之比为2:1。肾癌的发病率随年龄增大而升高,且高发年龄在40~55岁。


肾癌是一种快速生长的癌症,能够快速的扩散到肺部以及其他相关的器官。目前导致肾癌的原因多种多样,比如肾癌家族史,高血压,肥胖等等。普遍认为,肾癌是一种高度免疫原性的癌症,在免疫抑制时常发生。

T细胞的机能障碍在免疫过程起着重要作用,参与着肿瘤和癌变和发生,其表面受体TCR负责识别由主要组织相容性复合体呈递的抗原。据研究报道,TCR库的多样性预示着不同的适应性免疫状态以及癌症,特别是未知抗原引发的癌症的发生发展过程,因此TCR库的多样性也许可以作为治疗监控和诊断的新指标,比如高浸润或循环T细胞的TCR-β序列的多样性预示着宫颈癌和肺癌的预后更好,而低浸润的T细胞的TCR-β序列的多样性预示着膀胱癌的预后更好,因此如果能够更好的了解到TCR-β序列多样性与肾癌发生发展的关系对于治疗和诊断癌症具有一定的辅助作用。

图一

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文献解读

图二

2020年5月发表于《Journal of Pathology》的一篇题为“Characteristics, dynamic changes, and prognostic significance of TCR repertoire profiling in patients with renal cell carcinoma ”的文章,作者通过单细胞免疫组库,基于SMART的5’VDJ以及流式等方法,比较了肾癌发展不同阶段和治疗前后肾癌的外周T细胞的TCRβ的多样性的变化,分析了TCRβ多样性和肾癌的动态关系。


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启动免疫应答的过程

研究人员首先对87个肾癌相关样本进行了常规TCRβ和转录组测序,之后结合数据的深度分析和Malta’s stemness指数等确定肾癌病人的TCRβ的VDJ多样性,发现TCRβ种类和Native T细胞数量呈正相关,并且TCRβ多样性会随着肾癌的发展逐渐降低。相反,TCRβ多样性的降低会造成炎症和感染的发生,如中性粒细胞和血小板的激活,这些都说明TCRβ多样性和肾癌有关。

此外结合单细胞免疫组库技术,对治疗囊性肾切除术(CN)前后的肾癌样本的PBMC(5155/3843细胞)进行单细胞转录组和对单细胞TCRαβ的多样性进行检测,发现治疗后CD4+和CD8+的T细胞的数量增加。
不仅如此,根据单细胞TCRαβ配对的结果,可以追溯T细胞的增殖分化过程,即具有相同TCRαβ可能由同一个组T细胞分裂产生的(克隆增殖),基于上述,研究人员发现发现,辅助性T细胞和效应性T细胞倾向于TCR克隆增殖,而Native T细胞则有更高的TCRαβ多样性,暗示着治疗后免疫能力的恢复,启动了免疫应答过程。

图三

(A)术前外周血单个核细胞(PBMC,n = 5155细胞)和术后PBMC(n = 3843细胞)。显示了来自经过验证的未经IV期治疗的RCC患者的样本。每个点代表一个单元格。

(B)堆积条形图显示了所有外周血和T细胞群体中所有亚型的比例。

(C)术前(n = 2592)和术后(n = 2208)显示了αβT细胞。饼图代表 TCRβ克隆型的分布在不同的T细胞亚型中具有不同的丰度。克隆扩增发生在记忆T细胞和效应T细胞中,而幼稚T细胞表现出很高的克隆多样性。

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减少的肿瘤负担可恢复免疫力晚期RCC患者的状况

但尚不清楚高或低的TCR组库是否对应具有更好的免疫状态。因此研究人员在此基础上评估了各项指数,从大量RNA-seq数据分析获得的结果,以及TCRβ多样性指数(由Efron代表–28例术前治疗的Thisted estimator。观察到较高的幼稚T细胞指数与较高的TCRβ多样性相关(相关性 分析, R = 0.54, P = 0.0027,图四A),表明高TCRβ组库可能与不同的幼稚T细胞有关,具有多能分化潜能和增殖能力。


为了继续探索肿瘤负荷及其动态变化决定了肾细胞癌(RCC)的整体免疫状态,囊性肾切除术(CN对改善患者的病情是否至关重要。研究人员通过对TCRβ的动态变化监测。比较了成对循环TCRβ的改变免疫细胞亚群活动的多样性水平手术前后,发现后TCRβ多样性和I期RCC患者,显示出都比IV期患者更丰富。阶段中观察到的所有克隆型的计数I型患者高于IV期患者。除此之外还发现术前TCRβI期RCC患者的多样性明显的比IV期患者要高的多。结果表明,循环中的TCRβ库可以反映免疫状态并预测预后,并且在一定程度上可以通过细胞减少性肾切除术(CN)减轻晚期患者的免疫系统负担。

 图四

(A)TCRB多样性与干性指标之间的关系。

(D)TCRB多样性与NLR。

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总结:

从本文的研究发现较高的TCRβ多样性与较高的淋巴细胞相关,特别是表现在存在幼稚的T细胞更多。比较治疗前和治疗后多样性的变化,发现在IV期患者中较高水平的TCRβ多样性预示了患者有更好的预后,并且不同的肿瘤负荷对免疫状态产生了不同的影响。良性和I期(肿瘤负荷)RCC患者的术前TCRβ多样性显著高于IV期(高肿瘤负荷)患者。大部分晚期患者的肿瘤负担得到缓解后,观察到TCRβ多样性得以升高,T细胞衰竭得以减少,并且幼稚的T细胞得以动员。结果表明,TCR库可以反映免疫状态并预测预后,并且在一定程度上可以通过细胞减少性囊性肾切除术(CN减轻晚期患者的免疫系统负担,为未来的研究以及治疗手段提供了方向。

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 参考文献 

【1】 CuiJH,LinKR,YuanSH,etal.TCR repertoireas a novelin dicator for immune monitoring and prognosis assessment of patientswith cervical cancer. Front Immunol 2018; 9: 2729.

【2】 Liu YY, Yang QF, Yang JS, etal. Characteristics and prognostic sig- nificance of profiling theperipheral blood T-cell receptor repertoire in patients with advanced lungcancer. Int J Cancer 2019.

【3】Members BIGDC. Database resources of the BIG data center in 2019. Nucleic Acids Res 2019; 47: D8–D14.

【4】Girardi M. Immunosurveillance and immunoregulation by gamma-delta T cells. J Invest Dermatol 2006; 126: 25–31.

【5】Hopkins AC, Yarchoan M, Durham JN, et al. T cell receptor reper-toire features associated with survival in immunotherapy-treated pancreatic ductal adenocarcinoma. JCI Insight 2018; 3.

【6】 Rosati E, Dowds CM, Liaskou E, et al. Overview of methodologies  for T-cell receptor repertoire analysis. BMC Biotechnol 2017; 17.


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