该方案概述了一种全面的质谱细胞术(通过飞行时间 [CyTOF] 进行细胞术)分析方法,用于评估肝细胞癌 (HCC) 中的全身和局部免疫反应。该方法旨在深入了解 HCC 的免疫景观,从而更深入地了解肿瘤微环境和相关的免疫机制。
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该方案概述了一种全面的质谱细胞术(通过飞行时间 [CyTOF] 进行细胞术)分析方法,用于评估肝细胞癌 (HCC) 中的全身和局部免疫反应。该方法旨在深入了解 HCC 的免疫景观,从而更深入地了解肿瘤微环境和相关的免疫机制。
肝细胞癌 (HCC) 是全球最常见和最致命的肝癌形式之一。尽管治疗取得了进展,但由于遗传、环境和免疫因素的复杂相互作用推动了其进展,HCC 患者的预后仍然很差。了解 HCC 的免疫景观对于开发有效的疗法至关重要,尤其是在免疫疗法领域,免疫疗法对改善患者预后有很大的希望。本研究采用质谱流式细胞术 (通过飞行时间 [CyTOF] 进行流式细胞术)技术来研究 HCC 患者的全身和局部免疫反应。通过分析外周血和肿瘤样本,该研究旨在确定独特的免疫细胞群及其与 HCC 进展相关的功能状态。研究结果全面概述了 HCC 的免疫景观,突出了潜在的生物标志物和治疗靶点。这种方法为了解 HCC 背后的免疫机制提供了有价值的见解,并为开发针对这种恶性肿瘤的更有效免疫疗法铺平了道路。
肝细胞癌 (HCC) 是最常见的原发性肝癌,由于其高发病率和死亡率,因此是一个重要的全球健康问题1。根据世界卫生组织的数据,肝细胞癌是全球第五大最常见的癌症,也是癌症相关死亡的第二大原因2。它在慢性乙型和丙型肝炎感染率高的地区尤其普遍,例如东亚和撒哈拉以南非洲3。主要危险因素包括病毒性肝炎、肝硬化和代谢综合征4。肝细胞癌需要长期治疗,给患者带来巨大的身体和经济负担,凸显了有效预防、早期发现和创新治疗策略的必要性5。
免疫系统在 HCC 的发展中起着至关重要的作用。肝脏是一个免疫活性器官,具有丰富的免疫细胞,包括肝脏驻留巨噬细胞、自然杀伤 (NK) 细胞和 T 细胞,这些细胞对于监测和消除异常细胞至关重要6。然而,HCC 可以通过表达免疫抑制分子、募集免疫抑制细胞和改变肿瘤微环境来逃避免疫监视 7,8。这种免疫逃逸不仅促进肿瘤生长和转移,还影响对免疫疗法的反应 9,10。
肿瘤微环境中的全身和局部免疫反应是影响癌症进展和治疗结果的关键因素。全身免疫反应涉及循环免疫细胞,这些细胞可以识别和攻击远处的肿瘤细胞,例如外周 T 细胞、NK 细胞和单核细胞,它们可以靶向全身的肿瘤细胞。局部免疫反应侧重于肿瘤微环境中的免疫细胞活性,包括肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL)、肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 和调节性 T 细胞 (Treg)。虽然 TIL 通常对肿瘤细胞产生细胞毒作用,但 TAM 和 Treg 通常有助于支持肿瘤生长的免疫抑制环境11,12。肿瘤细胞和基质细胞可以重塑肿瘤微环境,促进免疫抑制并逃避免疫监视。全身免疫和局部免疫反应之间的相互作用决定了抗肿瘤免疫的整体有效性11。了解这种相互作用有助于制定更有效的免疫治疗策略。
传统的流式细胞术和免疫组织化学虽然广泛用于免疫学研究,但由于无法进行全面的高维分析,因此在分析复杂的免疫景观时表现出明显的局限性。流式细胞术对于检测单细胞水平的表面和功能标志物非常有效;然而,其同时进行多标记物分析的能力受到限制,通常受到光谱重叠和可使用的荧光标记数量的实际限制13,14 的限制。另一方面,免疫组织化学为特定标志物的组织环境提供了有价值的见解,但它同样受到可分析标志物数量有限以及实现稳健、定量、高维评估的固有困难的阻碍15。
为了有效地表征复杂的免疫环境,质谱流式细胞术(飞行时间流式细胞术 [CyTOF])等高维技术是必不可少的。质谱流式细胞术是一种先进的技术,它采用质谱法来分析单个细胞中的多种蛋白质标志物。它能够对单个细胞进行多参数分析,而不会出现传统流式细胞术16 中出现的光谱重叠问题。通过使用金属标记的抗体,它可以同时测量数十种标记物,从而提供细胞表型和功能的全面、公正的视图17。例如,Gadalla 等人开发了一个具有 40 多个参数的 CyTOF panel,用于分析外周血单核细胞 (PBMC) 和肿瘤组织,展示了其在高维免疫表型分析方面的优势18。传统的流式细胞术可检测参数数量有限,无法识别这些表现出独特表型的稀有细胞群。相比之下,质谱流式细胞术能够全面评估这些细胞的功能状态,从而提供更详细和稳健的表征。Behbehani 等人利用质谱流式细胞术分析骨髓增生异常综合征 (MDS) 患者的骨髓样本,成功鉴定和表征罕见的异常造血祖细胞18。质谱流式细胞术同时检测 40 多种表面和细胞内标志物的能力显著增强了对这些低频细胞亚群的检测19。这些功能克服了传统限制,提供了对免疫景观的更深入见解,推动了免疫学和治疗开发的进步。在单细胞水平上全面分析细胞表型和功能的能力极大地促进了对免疫过程的理解,并有助于靶向治疗的开发。
质谱流式细胞术通过同时检测多种蛋白质标志物,全面了解 HCC 中的全身和局部免疫细胞群。该技术可以区分肿瘤微环境中各种类型的 T 细胞,例如效应 T 细胞、调节性 T 细胞 (Treg) 和耗竭 T 细胞,阐明它们在肿瘤进展中的特定作用。通过利用质谱流式细胞术,研究人员可以识别与 HCC 预后相关的免疫标志物20。例如,程序性细胞死亡蛋白 1 (PD-1) 表达高的 T 细胞亚群可以作为患者对免疫检查点抑制剂反应的预测因子21。此外,它通过识别特定的免疫抑制分子来促进发现新的治疗靶点,从而为个性化治疗策略奠定基础。该技术检测多种标志物的能力及其单细胞分辨率使其特别有利于发现新的治疗靶点和设计联合免疫疗法。这种先进的方法通过提供对免疫景观的详细理解并支持开发量身定制的治疗干预措施,在改善 HCC 患者的治疗结果方面具有巨大潜力。
本研究旨在利用质谱流式细胞术分析 HCC 患者的全身和局部免疫细胞谱。目标是表征免疫细胞群,将这些特征与临床结果和治疗反应相关联,并确定与 HCC 预后相关的特异性免疫标志物和细胞亚群。通过阐明各种免疫细胞在治疗反应中的作用,本研究旨在为个性化治疗策略提供基础。这些发现有望优化现有的免疫疗法,并为开发新的治疗方法提供有价值的见解,最终旨在提高 HCC 患者的整体生存率和生活质量。
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以下计划概述了血液和 HCC 样本采集、外周血单核细胞 (PBMC) 分离、单细胞解离和染色的步骤。实验试剂和材料均列在材料表中。所有实验均经浙江大学医学院第一附属医院伦理委员会批准进行,确保肿瘤标本采集不影响病理诊断。获得所有人类受试者的书面知情同意书。
1. PBMC 的分离
2. 分离肿瘤组织细胞
注意:分离肿瘤组织细胞的方法改编自 Song 等人22。
3. 顺铂染色
4. Fc 受体阻断
5. 膜蛋白抗体的孵育
6. 细胞核蛋白染色
7. 细胞固定
8. 核插层染色
9. 细胞悬液的制备
10. 质谱流式细胞术和数据分析
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为了阐明与 HCC 相关的免疫学特征,对免疫细胞群进行了综合分析。从 4 例 HCC 患者中收集配对的 PBMC 和 HCC 组织样本。对 PBMC 和 HCC 组织样本使用两个抗体组合,进行质谱流式细胞分析以在单细胞蛋白质组学水平检查免疫细胞群。
质量控制后,将 45,326 个细胞纳入质谱流式细胞术分析。PhenoGraph 聚类算法与 t-SNE 相结合,用于生成二维图形并将细胞划分为不同的表型。根据谱系标志物确定主要免疫细胞亚群,例如 CD3(T 细胞)、CD4(CD4+ T 细胞)、CD8(CD8+ T 细胞)、CD56(NK 细胞)、CD19(B 细胞)和 CD14(单核细胞)27,28。使用质谱流式细胞术技术对免...
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本研究利用质谱流式细胞术技术对 HCC 中的全身和局部免疫反应进行了深入分析。在这种情况下,质谱流式细胞术的应用能够在单细胞水平上同时检测多个标志物,从而提供详细的免疫表型表征,这对于理解 HCC 的复杂免疫景观至关重要。质谱流式细胞术通过促进高维单细胞分析,彻底改变了免疫学研究。该技术采用与抗体偶联的稀有金属同位素标签,可在一次运行中同时测量 40 多个参数。这种能力在研究 HCC 时特别有利,其中肿瘤微环境 (TME) 的特点是高度的细胞异质性和复杂的免疫相互作用18,29。
与传统流式细胞术相比,质谱流式细胞术的一个显著优势是其增强的多重检测能力。虽然传统流式细胞术在使用荧光标记物时受到光谱重叠的限制,但质谱流式细胞术使用金属同位素,而金属同位素则不会受到这个问题的影响。这使得能够同时检测更多的标记物,而无需复杂的补偿算法30.这种能力在 HCC...
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作者声明他们没有利益冲突。
这项工作得到了中国国家重点研发计划(授予 JS 2019YFA0803000)、浙江省科学优秀青年基金(授予 JS R22H1610037)、中国国家自然科学基金(授予 JS)的支持(授予 JS 82173078)、浙江省自然科学基金(授予 JS 2022C03037)。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
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