英文題目：Integrated single-cell transcriptome analysis of the tumor ecosystems underlying cervical cancer metastasis
期刊：Frontiers in Immunology（IF=8.786）

導語
隨著診斷技術和醫療水平的提高，宮頸癌（CC）患者的預后顯著改善；然而，局部或遠端轉移患者的預后仍然很差。本研究使用scRNA-seq全面描繪了CC中原發性腫瘤和轉移性淋巴結的轉錄組特征。結果顯示轉移性淋巴結（LN）的腫瘤細胞與細胞周期、免疫調節相關信號通路的高度富集有關。轉移性LN呈現早期免疫激活現象，表現出比腫瘤中更高的MRC1表達，推測C1QA⁺MRC1^high巨噬細胞可能與腫瘤轉移有關。最后，作者證明轉移性LN中的腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）具有顯著的抗原呈遞、細胞粘附和免疫調節功能。本研究加深了我們目前對CC轉移的理解，并為未來的CC治療提供了新的思路。
 

科學問題
宮頸癌惡性細胞淋巴結轉移的分子機制是什么?

主要技術
單細胞RNA測序

實驗思路

研究結果

1. 原發性腫瘤和轉移性LN的單細胞轉錄組學分析
為了研究CC轉移的細胞和分子特征，作者對三個腫瘤樣本（腫瘤1、2和3）以及一個陽性淋巴結（P-LN）和一個陰性淋巴結（N-LN）進行scRNA-seq測序。scRNA-seq結果中共注釋到九種細胞類型：上皮細胞、巨噬細胞、肥大細胞、B細胞、成纖維細胞、內皮細胞、中性粒細胞、漿細胞、NK/T細胞，每個細胞譜系的比例在不同樣本中有所不同。

對轉移性腫瘤和非轉移性腫瘤做GSVA分析，結果顯示非轉移性腫瘤表現出細胞周期相關信號通路的高度富集，而炎癥相關信號通路在轉移性腫瘤中上調，且轉移性腫瘤具有更高的免疫細胞浸潤水平，上皮細胞比例較低。表明一旦發生腫瘤轉移，腫瘤細胞會發生一系列功能變化以適應腫瘤微環境，這有利于腫瘤細胞的免疫逃逸。
 

圖1. CC及轉移性淋巴結的單細胞轉錄組分析

2. 原發性腫瘤和轉移性淋巴結的細胞特征分析
隨后，作者進一步評估了轉移性淋巴結和原發性腫瘤中腫瘤細胞的特征。發現轉移性淋巴結中的腫瘤細胞表現出細胞周期和免疫調節相關信號通路的高表達，暗示轉移性腫瘤細胞充當內源性抗原，激活免疫反應。原發性病變中腫瘤細胞的代謝水平高于轉移性淋巴結，與前人研究結論一致，即腫瘤淋巴結轉移中，涉及一定的免疫調節和代謝轉換。作者在轉移性腫瘤細胞中識別到上皮-間充質轉化（EMT）程序，而EMT是腫瘤發展、傷口愈合和腫瘤細胞轉移的重要基礎。

轉移性LN表現出免疫反應的早期激活狀態，其特征是增殖性T細胞、NK細胞和耗竭CD8 T細胞增加，具有細胞毒性；與正常LN相比，幼稚T細胞減少。同時轉移性淋巴結 TME的另一個重要特征是FOXP3⁺ Tregs的高浸潤。Treg細胞通常在TME中發揮免疫抑制作用，減弱抗腫瘤特異性免疫反應，從而促進腫瘤細胞的免疫逃逸。因此推測，在轉移性淋巴結中，細胞毒性和免疫抑制細胞之間存在平衡。腫瘤細胞不僅可以促進細胞毒性T細胞的遷移和增殖，還可以誘導免疫細胞的免疫耐受，從而使腫瘤細胞逃避免疫監視；存活的腫瘤細胞進一步創建適合腫瘤生長的新環境。

腫瘤相關巨噬細胞（TAM）在腫瘤生長、血管生成、侵襲和轉移中發揮關鍵作用。作者發現MRC1（CD206）在轉移性淋巴結中的表達水平高于腫瘤，因此將轉移性淋巴結中C1QA⁺巨噬細胞的類型定義為C1QA⁺MRC1^high巨噬細胞。功能分析表明，這種類型的巨噬細胞具有高度的吞噬作用、補體激活和膜內陷，表明免疫抑制巨噬細胞可以被重新激活或吸引到病變處。

CAFs是TME的關鍵組成部分，具有特定的功能，包括基質沉積和重塑、與癌癥細胞的廣泛相互信號交互作用以及與免疫的串擾。本研究中，作者發現腫瘤源性CAF與多種信號通路相關，如缺氧（HIF1A）、TGF-β（TGF1和VEGFA）和WNT/SMAD信號通路（WNT5A和SMAD1），并表現出與腫瘤細胞相似的功能，暗示腫瘤中的CAFs在腫瘤發展中發揮重要作用。而轉移性LN衍生的CAF高表達CD74、C7、CXCL12、S100A7和GNLY，表明其具有免疫調節作用。
 

圖2. 原發性腫瘤和轉移性淋巴結中上皮細胞的特征分析

3. 腫瘤細胞與其他細胞類型的分子相互作用
為探索腫瘤細胞與免疫細胞和基質細胞之間的相互作用，作者分別在腫瘤和轉移性LN中進行了腫瘤細胞與其他細胞類型的細胞間通訊分析。

轉移性LN中，上皮細胞與內皮細胞、B細胞、巨噬細胞和NK/T細胞的相互作用更多，而腫瘤中的上皮細胞與巨噬細胞和內皮細胞的聯系更多。原發性腫瘤中的上皮細胞可以通過幾個特定的配體來調節其他細胞類型的功能，如Wnt7B/4、VEGFA/B、PTN、PDGFA、LGALS9和CXCL1/2/3/9/12。腫瘤組織中，免疫細胞可以通過特定的配體-受體對調節上皮細胞，如TNFSF14-TNFRSF14、MIF-（CD74+CD44）、IFNG-（FINGR1+IFNGR2）、CXCL12-ACKR3、CXCL11-ACKR3。這些細胞互作均與免疫檢查點基因的表達有關，暗示免疫治療的效果可能更好。
 

圖3. 細胞間通訊分析

參考文獻：
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