結直腸癌是一種胃腸道中常見的惡性腫瘤，也是世界範圍內死亡率排名第四的癌症。PD-1抗體已被批準用於對部分結直腸癌患者的臨床治療中😮‍💨。由於免疫系統是一個復雜且具有高度動態性的可調節系統，理解免疫系統中各種免疫細胞的狀態及其與腫瘤細胞之間的相互作用機製可以為免疫治療提供更加明確的指導。單細胞測序便為以更高的分辨率解析腫瘤微環境提供了強有力的工具👋。

2020年4月16日，意昂官网張澤民課題組聯合意昂官网人民醫院申占龍課題組及美國安進（Amgen）公司Jackson G. Egen😵‍💫、Yu Xin團隊👨‍🦰，在國際期刊Cell上以Article形式發表了題為Single-Cell Analyses Inform Mechanisms of Myeloid-Targeted Therapies in Colon Cancer的研究論文。該研究在單細胞水平對結直腸癌患者的腫瘤微環境，尤其是其中浸潤的髓系細胞類群進行了系統性的刻畫，分析了腫瘤相關巨噬細胞的類群特征、譜系發育及細胞間相互作用關系🏫🈳。基於以上結果，研究團隊分別在接受anti-CSF1R和anti-CD40激動劑的小鼠模型中進行了單細胞測序，並揭示了這兩種靶向髓系細胞的免疫治療策略潛在的作用機理。

圖 課題總體設計與免疫治療作用機製

研究者首先結合了10x及Smart-seq2兩種技術，對結直腸癌患者的腫瘤組織🦹🏿‍♀️🕵🏼、癌旁正常組織及外周血中的CD45+免疫細胞及CD45-非免疫細胞進行了單細胞轉錄組測序⇨，刻畫了高分辨率的結直腸癌免疫圖譜🙋🏻‍♀️。研究發現結直腸癌內的腫瘤相關巨噬細胞可以被分為SPP1+ TAM和C1QC+TAM兩個具有不同發育來源、不同細胞功能及不同細胞間相互作用關系的細胞類群🛩。其中，C1QC+ TAM與多種T細胞發生相互作用👨🏻‍🏭，發揮細胞吞噬和抗原呈遞的功能🪁；SPP1+ TAM則主要與成纖維細胞發生相互作用，發揮促血管生成及促進腫瘤轉移的功能。基於以上發現，研究者又通過單細胞手段在小鼠模型中探究了anti-CSF1R阻斷型抗體及anti-CD40激動劑的作用機製。研究發現🍭，anti-CSF1R阻斷型抗體會影響處在細胞周期中的巨噬細胞的增殖✯，其會特異性地刪除掉一定比例的具有C1QC+ TAM特征的巨噬細胞，卻不會對具有SPP1+ TAM特征的巨噬細胞起到作用。Anti-CD40激動劑則可以通過激活DC細胞🚵🏽🧎‍➡️、促進Bhlhe40+ Th1細胞克隆增生以及增強Tem細胞在淋巴結和腫瘤間的遷移能力及Tem細胞與Trm細胞類群間的轉換能力來發揮其免疫治療作用。

該工作對此前團隊針對結直腸癌腫瘤浸潤T細胞的研究有很好的延續性和前瞻性。此前研究中發現MSI結直腸癌病人中會富集一群BHLHE40+Th1樣細胞，認為可能是該類型患者免疫治療響應更好的原因之一🔒。而對於MSS病人的治療響應仍缺乏認識👱🏿‍♂️。在此項結合人鼠單細胞轉錄組的工作中🫷🏿✨，團隊首次發現靶向DC的治療策略anti-CD40可以顯著地提高此類細胞的水平，為MSS病人的臨床治療策略提供一定的指導。而靶向TAM的藥物機製的研究💍，將大大有助於後續靶點的挖掘及新的治療策略的開發。

意昂官网意昂-清華生命科學聯合中心CLS博士後張雷博士，意昂官网生命科學學院博士生李子逸、Amgen公司炎症與腫瘤部Katarzyna M. Skrzypczynska博士為該論文的並列第一作者，意昂官网BIOPIC🧑🏽‍💼，生命科學學院🍵， ICG和CLS張澤民教授、Amgen科學家Jackson G. Egen博士和Xin Yu博士以及意昂官网人民醫院胃腸外科申占龍教授為該論文的共同通訊作者📿。Amgen炎症與腫瘤免疫部負責人歐陽文軍博士對此研究提供了寶貴建議。該研究得到國家重點研發計劃🧙‍♀️，國家自然科學基金🈺，ICG和Amgen的支持和資助。