撰文
雪月
#肿瘤#
成纤维细胞具有较强的异质性,而且对于维持组织稳态至关重要,在纤维化、炎症以及肿瘤等疾病中也发挥重要作用。特别是与肿瘤相关的成纤维细胞(cancer-associatedfibroblastsCAFs)可以通过细胞外基质重塑、逃逸免疫监视以及促进耐药发挥促肿瘤作用。也有报道发现剔除成纤维细胞则会降低小鼠存活率。一项靶向成纤维细胞的临床试验由于加速疾病进展而终止。不同谱系的成纤维细胞会在胚胎发育过程中出现,然而各个谱系与功能之间的关系以及是否与特定疾病相关还未完全阐明。
年7月22日,来自英国癌症研究中心曼切斯特研究所的ClausJrgensen团队在CancerCell上发表题为Single-cellanalysisdefinesapancreaticfibroblastlineagethatsupportsanti-tumorimmunity的文章。本文章绘制了涵盖各组织的成纤维细胞全景图,并发现了能够清晰区分两种不同功能的成纤维细胞表面标志物CD。
研究成纤维细胞功能的主要障碍是缺乏用于大量分离活细胞的表面标志物。作者首先用一个包含靶向多种间充质干细胞表面标志物的抗体组,用于后续分离细胞。作者同时用免疫细胞和上皮细胞标志物来帮助区分间充质细胞。作者用Pdx1-Cre;KrasLSL-G12D/+;Trp53LSL-RH/+;Rosa26LSL-tdRFP/LSL-tdRFP(RFPposKPC)小鼠肿瘤模型验证并分离出了间充质细胞(RFP-negCD45-negCD31-negCD90-pos)。作者总共分析了来自于19个KPC小鼠模型的万个细胞,除去免疫细胞和肿瘤细胞,利用FlowSOM和UMAP分析单细胞质谱流式数据发现PDPN,CD90,DES和CD63会在CAFs上富集,但是这些标志物不能用来识别所有种类的CAFs,其他的标志物的表达量在各亚型CAFs中也参差不齐。细致分析作者发现TGFb共受体CD则能够非常清晰的区分两种CAFs亚型。CD-negCAFs的增殖水平高于CD-pos,凋亡方面二者无明显区别。CD-negCAFs在PDA肿瘤中含量更丰富。ITGa6、CD14以及与MHCII抗原提呈相关的蛋白则只在CD-negCAFs表达,这表明最近发现抗原提呈型CAF也包含在这一亚群中。二者对于免疫细胞的调控功能也不尽相同。CD-negMHCII-posCD74-pos与多种T细胞亚群的增殖呈正相关。CD-posaSMA-high则与其他T细胞亚型增殖相关。
利用IPA分析对比CD-pos与CD-posCAFs的转录特征发现了多种上游调控分子和通路在两种CAF中富集。TGFb信号在CD-pos中富集,而TNF、NF-kB、IL6、JAK2、STING在CD-neg中富集。分析通过单细胞转录组技术获得的人PDA数据也发现两种CAF的不同的转录谱特征。
分离健康胰腺成纤维细胞检测发现,CD的表达模式在健康胰腺成纤维细胞中依然稳定。二群细胞富集信号的不同也是受细胞内在的影响,决定着各细胞的反应性。用TGFbIL1a、IFNg刺激细胞六小时,发现两群细胞对于各细胞因子的敏感性各不相同。而如若刺激72小时,二者都具有明显的可塑性。
接下来作者将两种细胞注射入肿瘤研究二者体内功能,结果发现CD-pos具有促肿瘤作用,而CD-negCAFs则会通过建立抗肿瘤免疫发挥抑制肿瘤作用。同等比例注射,抑制肿瘤作用占上风。
检测18种健康小鼠组织发现两种成纤维细胞都存在,只是比例有所变化。检测20种肿瘤也得到了类似的结果,在肺癌、黑色素瘤中CD-pos中占主导,在肠道癌症、乳腺癌中CD-neg富集更多。
本研究通过全面分析肿瘤相关成纤维细胞以及健康组织中成纤维细胞,作者绘制了涵盖各组织的成纤维细胞全景图,并发现了能够清晰区分两种不同功能的成纤维细胞表面标志物CD,为以后细化成纤维细胞功能研究打下基础。
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