近日，北京大學(xué)未來基因診斷高精尖創(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)公司歐陽文軍團(tuán)隊及北京大學(xué)人民醫(yī)院申占龍課題組合作發(fā)表最新研究成果。該研究開發(fā)了STARTRAC的生物信息學(xué)分析方法，利用該方法系統(tǒng)性地刻畫了來自12個結(jié)直腸癌病人的大量T細(xì)胞的組織分布特性、克隆增生、遷移和狀態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系（圖1），是迄今為止國際上針對結(jié)直腸癌腫瘤微環(huán)境中單個T細(xì)胞規(guī)模最全面深入的新穎性研究。

此外，該研究發(fā)現(xiàn)了基因組微衛(wèi)星不穩(wěn)定（Microsatelliteinstable，MSI）和微衛(wèi)星穩(wěn)定（Microsatellitestable，MSS）病人間差異的CD4陽性T細(xì)胞新類群，并對新類群特異表達(dá)的協(xié)同刺激因子進(jìn)行了功能闡釋。該項國際領(lǐng)先的開創(chuàng)性工作，為研究其他疾病中的T細(xì)胞以及開發(fā)新的治療方案提供了思路。研究結(jié)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(xì)胞在腫瘤免疫治療中發(fā)揮核心作用?；诿庖邫z查點（如CTLA-4，PD-1/PD-L1）開發(fā)的抑制劑藥物在多種癌癥治療中取得良好療效，然而不同類型癌癥病人的療效迥異。近期小鼠模型實驗證明腫瘤外部的T細(xì)胞可以參與系統(tǒng)性抗腫瘤免疫反應(yīng)，不同狀態(tài)的CD8+T細(xì)胞對免疫檢查點抑制劑的治療效果差異顯著，這暗示T細(xì)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?；趩渭?xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究在T細(xì)胞的亞型分類和分子圖譜刻畫上取得了一系列進(jìn)展，而描繪人體內(nèi)T細(xì)胞的動態(tài)變化一直是研究的難點。

為攻克該研究難點，張澤民教授的研究團(tuán)隊開創(chuàng)性地利用T細(xì)胞受體（TCR）作為標(biāo)簽，開發(fā)了STARTRAC系統(tǒng)性的生物信息定量分析方法，利用該方法對結(jié)直腸癌病人癌組織、癌旁組織以及外周血中鑒定的20類不同類型T細(xì)胞進(jìn)行追蹤（圖2），取得了一系列新進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)除了腫瘤微環(huán)境外，TCR也會影響腫瘤浸潤C(jī)D8+效應(yīng)記憶T細(xì)胞（effectormemoryTcell）向“耗竭性T細(xì)胞（exhaustedTcell）”和效應(yīng)T細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，該發(fā)現(xiàn)將有助于我們理解腫瘤微環(huán)境中耗竭性T細(xì)胞的來源，并為逆轉(zhuǎn)其狀態(tài)提供新的思路。

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

值得注意的是，研究人員在結(jié)直腸癌癌組織中發(fā)現(xiàn)了兩群高表達(dá)IFNG的CD4TH1-like細(xì)胞，只有高表達(dá)CXCL13的亞群在MSI病人中顯著富集。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這兩群TH1-like細(xì)胞具有不同的IFNG轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，其中BHLHE40不僅可以促進(jìn)產(chǎn)生效應(yīng)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(xì)胞可能與免疫檢查點抑制劑的治療響應(yīng)相關(guān)（圖3）。此外，該類群細(xì)胞高表達(dá)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。

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(xì)胞的研究更多關(guān)注分類層面，想要有所突破亟需新穎的分析角度和觀念。本研究團(tuán)隊經(jīng)過多次大膽嘗試，率先開發(fā)了基于TCR序列的STARTRAC系統(tǒng)性生物信息學(xué)定量分析方法，深入刻畫了T細(xì)胞在結(jié)直腸癌腫瘤微環(huán)境中的動態(tài)變化，這為進(jìn)一步解析T細(xì)胞在不同結(jié)直腸癌病人間的差異奠定了堅實的基礎(chǔ)，同時為挖掘新的治療靶點提供了契機(jī)。

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文軍，以及北京大學(xué)人民醫(yī)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基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和美國AMGEN的支持和資助。