近日，北京大學(xué)未來(lái)基因診斷高精尖創(chuàng )新中心（ICG）、生命科學(xué)學(xué)院BIOPIC、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的張澤民研究組與美國安進(jìn)公司歐陽(yáng)文軍團隊及北京大學(xué)人民醫院申占龍課題組合作發(fā)表最新研究成果。該研究開(kāi)發(fā)了STARTRAC的生物信息學(xué)分析方法，利用該方法系統性地刻畫(huà)了來(lái)自12個(gè)結直腸癌病人的大量T細胞的組織分布特性、克隆增生、遷移和狀態(tài)轉化關(guān)系（圖1），是迄今為止國際上針對結直腸癌腫瘤微環(huán)境中單個(gè)T細胞規模最全面深入的新穎性研究。

此外，該研究發(fā)現了基因組微衛星不穩定（Microsatelliteinstable，MSI）和微衛星穩定（Microsatellitestable，MSS）病人間差異的CD4陽(yáng)性T細胞新類(lèi)群，并對新類(lèi)群特異表達的協(xié)同刺激因子進(jìn)行了功能闡釋。該項國際領(lǐng)先的開(kāi)創(chuàng )性工作，為研究其他疾病中的T細胞以及開(kāi)發(fā)新的治療方案提供了思路。研究結果以“LineagetrackingrevealsdynamicrelationshipsofTcellsincolorectalcancer”為題發(fā)表在國際頂級雜志《Nature》雜志上。

腫瘤浸潤T淋巴細胞在腫瘤免疫治療中發(fā)揮核心作用。基于免疫檢查點(diǎn)（如CTLA-4，PD-1/PD-L1）開(kāi)發(fā)的抑制劑藥物在多種癌癥治療中取得良好療效，然而不同類(lèi)型癌癥病人的療效迥異。近期小鼠模型實(shí)驗證明腫瘤外部的T細胞可以參與系統性抗腫瘤免疫反應，不同狀態(tài)的CD8+T細胞對免疫檢查點(diǎn)抑制劑的治療效果差異顯著(zhù)，這暗示T細胞的遷移潛能和狀態(tài)變化特性，可能對其抗擊腫瘤發(fā)揮至關(guān)重要的作用。基于單細胞轉錄組學(xué)的研究在T細胞的亞型分類(lèi)和分子圖譜刻畫(huà)上取得了一系列進(jìn)展，而描繪人體內T細胞的動(dòng)態(tài)變化一直是研究的難點(diǎn)。

為攻克該研究難點(diǎn)，張澤民教授的研究團隊開(kāi)創(chuàng )性地利用T細胞受體（TCR）作為標簽，開(kāi)發(fā)了STARTRAC系統性的生物信息定量分析方法，利用該方法對結直腸癌病人癌組織、癌旁組織以及外周血中鑒定的20類(lèi)不同類(lèi)型T細胞進(jìn)行追蹤（圖2），取得了一系列新進(jìn)展。研究發(fā)現除了腫瘤微環(huán)境外，TCR也會(huì )影響腫瘤浸潤CD8+效應記憶T細胞（effectormemoryTcell）向“耗竭性T細胞（exhaustedTcell）”和效應T細胞的轉化，該發(fā)現將有助于我們理解腫瘤微環(huán)境中耗竭性T細胞的來(lái)源，并為逆轉其狀態(tài)提供新的思路。

多項臨床試驗表明，MSI/dMMR（錯配修復基因缺陷）結直腸癌病人對免疫檢查點(diǎn)抑制劑的治療響應顯著(zhù)優(yōu)于MSS病人。以往基于組織水平的研究發(fā)現，這兩類(lèi)結直腸癌病人有顯著(zhù)的T細胞基因表達差異，如IFNG和PDCD1，推測這種差異可能來(lái)自CD8T細胞和TH1細胞。由于技術(shù)限制，對MSI和MSS結直腸癌病人差異類(lèi)群的尋找和鑒定一直沒(méi)有解決。該研究基于單細胞測序技術(shù)，發(fā)現MSS結直腸癌病人比MSI病人顯著(zhù)富集TH17細胞，而MSI病人中顯著(zhù)富集一群高表達CXCL13的TH1-like細胞。

值得注意的是，研究人員在結直腸癌癌組織中發(fā)現了兩群高表達IFNG的CD4TH1-like細胞，只有高表達CXCL13的亞群在MSI病人中顯著(zhù)富集。研究人員進(jìn)一步發(fā)現，這兩群TH1-like細胞具有不同的IFNG轉錄調控因子，其中BHLHE40不僅可以促進(jìn)產(chǎn)生效應性的IFN-?分子，還可以抑制產(chǎn)生抑制性的IL-10分子，提示CXCL13+TH1-like細胞可能與免疫檢查點(diǎn)抑制劑的治療響應相關(guān)（圖3）。此外，該類(lèi)群細胞高表達多種在腫瘤免疫中功能未知的膜表面蛋白，其中IGFLR1作為新的協(xié)同刺激因子，IGFLR1/IGFL3通路可作為潛在的藥物治療靶點(diǎn)。

該研究第一作者北京大學(xué)前沿交叉研究院的博士后張雷表示，目前國際上針對腫瘤微環(huán)境中T細胞的研究更多關(guān)注分類(lèi)層面，想要有所突破亟需新穎的分析角度和觀(guān)念。本研究團隊經(jīng)過(guò)多次大膽嘗試，率先開(kāi)發(fā)了基于TCR序列的STARTRAC系統性生物信息學(xué)定量分析方法，深入刻畫(huà)了T細胞在結直腸癌腫瘤微環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化，這為進(jìn)一步解析T細胞在不同結直腸癌病人間的差異奠定了堅實(shí)的基礎，同時(shí)為挖掘新的治療靶點(diǎn)提供了契機。

北京大學(xué)前沿交叉研究院博士后張雷、美國安進(jìn)公司炎癥與腫瘤部YuXin、北京大學(xué)前沿交叉研究院博士生鄭良濤、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生張園園為該論文并列第一作者。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院BIOPIC、北京未來(lái)基因診斷高精尖創(chuàng )新中心（ICG）、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心張澤民、美國安進(jìn)公司炎癥與腫瘤部歐陽(yáng)文軍，以及北京大學(xué)人民醫院胃腸外科申占龍為該論文的共同通訊作者。該研究得到北京未來(lái)基因診斷高精尖創(chuàng )新中心（ICG）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和美國AMGEN的支持和資助。