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原发性肝癌（PLC）是全球癌症相关死亡的第三大原因，常见类型包括肝细胞癌（HCC）、肝内胆管癌（ICC）以及HCC-ICC的混合型（CHC）[1]。
然而目前，肝癌治疗手段有限，阻挡在其机制研究和精准治疗道路上的一大绊脚石，便是肿瘤免疫微环境（TIME）的异质性[1,2]。
这次，北京大学的张宁团队、张泽民团队、朱继业团队共同合作，基于患者样本以及小鼠样本进行单细胞RNA测序分析，定义5种肝癌免疫微环境亚型，同时还揭示肿瘤相关中性粒细胞在肝癌进展中的意义，发现中性粒细胞耗竭可以减轻肿瘤负荷，抑制小鼠肝癌进展[2]。
文章于近日发表在顶刊《自然》上。
论文首页截图
TIME中异质性由免疫细胞、基质细胞共同决定，是肿瘤转移、复发、耐药的主要因素之一。如果能够充分地了解原发性肝癌的TIME异质性，便可以通过识别生物标志物来更好地对患者进行分层，实现精准化治疗[1,2]。
在这项研究中，张宁、张泽民、朱继业和他们的团队先是收集来自名经初次治疗的原发性肝癌患者的个样本进行单细胞RNA测序（scRNA-seq），绘制了大规模人类肝癌单细胞图谱。
根据分析结果，他们从获得的这个细胞中，共鉴定出89个肝癌TIME细胞亚群。同时还发现，这些细胞亚群在不同患者之间存在特异性，并表现出明显的组织和肿瘤类型偏好。
通过对这些细胞亚群进行层次聚类分析，以及根据其功能标记基因表达情况、预后相关性等特征进行考虑，研究者们定义了5种肝癌TIME亚型，分别为：
①免疫激活型：TIME-IA（ImmuneActivation）；
②髓系富集免疫抑制型：TIME-ISM（ImmuneSuppressiveMyeloid）；
③基质富集免疫抑制型：TIME-ISS（ImmuneSuppressiveStromal）；
④免疫排斥型：TIME-IE（ImmuneExclusion）；
⑤免疫驻留型：TIME-IR（ImmuneResidence）。
他们将这一亚型分类系统命名为TIMELASER。
图1：TIMELASER
基于TIMELASER，研究者们对患者进行分层，以观察不同TIME亚型与无进展生存期（PFS）之间的关系。
图2：5种TIME亚型与PLC患者PFS之间的关联
不仅如此，研究者们还探索了TIME中的趋化因子、细胞因子及其受体的表达模式。结果显示，这5种不同TIME亚型表现出不同的趋化因子网络，并且与肿瘤细胞的转录组特征相关。
由于在髓系富集免疫抑制型TIME中观察到有多个中性粒细胞亚群富集，再加上髓系富集免疫抑制型TIME与患者的不良预后相关（见图2），中性粒细胞究竟与肝癌进展之间存在哪些关联，引起了研究者们的注意。
根据分析结果，研究者们共鉴别出11个中性粒细胞亚群，其中有3个亚群富集于外周血、2个亚群富集于肝癌癌旁组织、6个亚群富集于肝癌肿瘤组织中，也就是肿瘤相关中性粒细胞（TANs）。
具体来看，这些肿瘤相关中性粒细胞以不同机制促进肝癌进展。比如CCL4+TANs（Neu_11_CCL4），能够高表达趋化因子CCL3和CCL4，并通过分泌CCL3、CCL4来招募肿瘤浸润性巨噬细胞；而另一方面，PD-L1+TANs（Neu_09_IFIT1）则高表达免疫检查点PD-L1，并通过PD-L1来抑制外周血CD8+T细胞的抗肿瘤*性功能。
图3：PD-L1+TANs抑制CD8+T细胞的增殖能力和*性功能
那么，是否能够以这些肿瘤相关中性粒细胞为突破口，阻止肝癌进展呢？
于是，研究者们进一步构建了2种自发性肝癌小鼠模型（分别为肝细胞癌、肝内胆管癌），并使用靶向中性粒细胞特异性标志物Ly6G的抗体（抗Ly6G抗体）治疗，来消耗肝癌小鼠的中性粒细胞。
结果显示，在接受抗Ly6G抗体治疗后，小鼠体内有70%的肿瘤相关中性粒细胞发生耗竭。与对照组相比，抗Ly6G抗体治疗的小鼠肿瘤重量显著减少，而且中性粒细胞对T细胞*性功的抑制作用、对巨噬细胞的招募作用减弱，肿瘤浸润性巨噬细胞数量减少46.6%，PD-L1表达量也发生下调。
另外研究者们还发现，肝癌小鼠在抗Ly6G抗体治疗的过程中，肿瘤相关中性粒细胞的组成结构也在发生改变。尽管大多数肿瘤相关中性粒细胞亚群的数量是在减少，但是小鼠肿瘤中的Neu_09_Apoa2（对应人类的Neu_07_APOA2）数量相对提高。
图4：使用抗Ly6G抗体减少中性粒细胞，可以抑制小鼠肝癌进展
总体来说，张宁、张泽民、朱继业带领他们的团队揭示5种肝癌免疫微环境亚型，并在这个过程中发现中性粒细胞与肝癌进展之间的关系。更重要的是，肝癌小鼠实验结果表明，消耗中性粒细胞则可有效抑制肿瘤进展。
对此研究成果，研究者们表示，这次发现肿瘤相关中性粒细胞通过表达CCL4、PD-L1来促进肿瘤进展，这意味着无论是单独使用还是与免疫检查点抑制剂联合使用，肿瘤相关中性粒细胞都是很有前途的免疫治疗靶点。未来将进一步从中性粒细胞身上，为肝癌治疗找到新的解题方案。
参考文献：
[1]TangM,ZhaoY,etal.Livercancerheterogeneitymodeledbyinsitugenomeeditingofhepatocytes.SciAdv.Jun24;8(25):eabn.doi:10./sciadv.abn.EpubJun22.
[2]