科研 | Cell:TREM2调节重塑肿瘤髓系增强抗PD-1免疫治疗

编译:小北,编辑:夏甘草、江舜尧。

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导读

检验点免疫疗法释放T细胞控制肿瘤,但是被免疫抑制的髓性细胞破坏。TREM2作为骨髓内的受体能够转运细胞内的信号,维持阿尔兹海默症过程中小胶质细胞反应。TREM2同样在肿瘤浸润的巨噬细胞中表达。在本研究中研究者发现Trem2–/–小鼠能够抵制多个肿瘤的生长并且对抗PD-1免疫疗法更加响应。此外,利用抗TREM2的单克隆抗体能够限制肿瘤生长并且结合抗PD-1时能够辅助恢复。ScRNA-seq发现TREM2缺失和抗TREM2与肿瘤浸润时缺乏MRC1+和CX3CR1+巨噬细胞相关,表达免疫刺激分子的髓性细胞亚群扩增促进了T细胞应答。TREM2在超过200个人类肿瘤巨噬细胞中表达并且与两种类型癌症的生存期延长紧密相关。因此,TREM2可作为改变肿瘤髓性浸润的靶向并且增强免疫检测点的免疫疗法。

论文ID

原名:TREM2 Modulation Remodels the Tumor Myeloid Landscape Enhancing Anti-PD-1 Immunotherapy

译名:TREM2调节重塑肿瘤髓系增强抗PD-1免疫治疗

期刊:cell

影响因子:38.637

发表时间:2020年8月6日

作者:Marco Colonna

单位:华盛顿大学医学院

DOI:10.1016/j.cell.2020.07.013.

前言

免疫系统在防御肿瘤发展和进程中发挥重要的作用,能够有效的消除免疫原性的肿瘤细胞。为了逃逸免疫检测,肿瘤细胞将免疫原性的特征掩盖,并且诱导积极抑制免疫应答的微环境。抑制的机制能够直接通过参与免疫检测点例如CTLA-4和PD-1,影响T细胞应答。肿瘤同时能够增补髓性细胞积极抑制抗肿瘤的T细胞应答。髓性细胞是构成一些肿瘤微环境的重要部分,并且已经报道通过多样的机制抑制T细胞应答。尽管统称为抑制细胞,近期多维图谱的研究发现肿瘤浸润的髓性细胞具有异质性并且可能包括免疫刺激和免疫抑制的亚群。免疫刺激髓性细胞包括DC1s和M1样IFN-γ诱导的巨噬细胞,抑制的髓性细胞包括M2样巨噬细胞、骨髓祖细胞的异质亚群和未成熟的髓性细胞统称为髓性衍生的抑制细胞(MDSCs)。因此,肿瘤中抑制的髓性细胞缺失,封闭了它们的功能;或者诱导具有免疫刺激特性的髓性细胞产生可能是改进免疫疗法的重要方法,或许可以结合检验点封闭。
近期研究者的焦点关注于巨噬细胞特异亚群上表达的细胞表面受体TREM2TREM2是Ig超家族中活化的受体,能够与脂质结合,并且通过受体DAP12传递细胞内信号。DAP12招募蛋白酪氨酸激酶Syk,起始一系列酪氨酸磷酸化事件,调节下游的调节因子如PLCg2, PI-3K, Vav, mTOR, 和MAPK,最终导致细胞活化。尽管TREM2在细胞表面表达,它在细胞表面被金属蛋白酶分裂并且作为可溶性的TREM2 (sTREM2)释放。TREM2分裂可能调节细胞活性,此外可溶性的TREM2能够促进邻近细胞的存活。
TREM2在小神经胶质中研究广泛,其能够维持神经退行性疾病,如阿尔兹海默症中的小胶质细胞反应。然而,TREM2也在一些外周巨噬细胞群体中表达,参与宿主防御和代谢。在肺急性病毒感染中,TREM2+巨噬细胞释放sTREM2,抑制巨噬细胞的凋亡,导致肺巨噬细胞的正反馈扩增,将急性感染转化为慢性炎症疾病。在脂肪组织中,TREM2维持脂质相关巨噬细胞(LAMs)的存在,阻止高脂膳食引起的异常代谢。在动脉粥样硬化症中,TREM2+巨噬细胞在动脉粥样硬化病变处富集并且针对脂质分解代谢。在肝脏中,区别于循环的单核细胞,巨噬细胞TREM2+CD9+亚群在肝脏硬化过程中扩增,导致纤维变性。在皮肤中,TREM2+真皮的巨噬细胞能够分泌oncostatin M,在静息状态通过维持毛囊干细胞抑制毛发生长。在肿瘤中TREM2+巨噬细胞也有报道,但是TREM2在肿瘤免疫应答中的作用尚未解释。
在本研究中研究者发现在MCA诱导的肉瘤、大肠癌以及乳腺肿瘤模型中Trem2–/–小鼠相较于野生型WT小鼠更能抑制肿瘤生长。TREM2缺乏与巨噬细胞亚群的改变以及肿瘤内CD8+T细胞的升高相关,一些CD8+T细胞表达PD-1。这一发现使得研究者思考TREM2的封闭是否会提高检测点免疫疗法调节的抗肿瘤应答。首先,研究者发现抗PD-1的免疫疗法在TREM2缺少的肿瘤负荷小鼠中更加有效。此外,给予一个Fc突变的抗TREM2单克隆抗体发现肿瘤负荷小鼠肿瘤生长迟钝并且能够显著提高抗PD-1免疫疗法的效率。通过单细胞测序(scRNA-seq)对髓性细胞表达谱进行分析发现TREM2不足以及抗TREM2单克隆抗体处理能够引起巨噬细胞群体浸润肿瘤的显著改变:CX3CR1+和MRC1+巨噬细胞亚群降低,而新的表达潜在免疫刺激分子的亚群产生。与小鼠的实验数据一致的是,研究者对超过200个人类肿瘤进行IHC检验发现TREM2是浸润巨噬细胞的显著标记物。此外,TREM2的表达与大肠癌(CRC)和三阴性乳腺癌(TNBC)的整体生存期以及无复发生存期紧密相关。研究者总结通过抗TREM2单克隆抗体重塑肿瘤相关巨噬细胞是补充检测点免疫疗法的新通路,

结果

TREM2不足延迟了移植肿瘤生长并且改变了肿瘤免疫的浸润

为了解释TREM2在肿瘤免疫应答中潜在的作用,研究者选取了与表达TREM2巨噬细胞浸润微环境相关的小鼠肿瘤模型。研究者首先分析了在WT和Trem2–/– 小鼠中MCA诱导肉瘤(MCA/1956)。MCA/1956属于一组MCA诱导的肉瘤。由于这些肿瘤在免疫活性的WT小鼠中发展,它们的免疫原性图谱被免疫系统编辑,当移植到同基因宿主中它们无阻挠的生长。近期发现这些肿瘤可被一系列巨噬细胞亚群浸润,而其中的一些表达TREM2。
在WT小鼠中MCA/1956渐进的生长,但是在Trem2–/–小鼠中持续衰减(图1A、1B)。研究者随后通过流式检测了WT和Trem2–/–小鼠中肿瘤注射10天后MCA/1956肿瘤的免疫浸润性。整个CD11bhi髓性细胞在WT和Trem2–/–浸润中表达相当。然而Ly6C+MHCIIlow/–亚群在Trem2–/–浸润中的比例显著降低(图1C),而Ly6C+MHCII+和Ly6C–MHCII+亚群表现出相似的频率,提示TREM2不足可能影响髓性细胞浸润。Trem2–/–肿瘤浸润包含更多的TCRb+ T细胞和CD8+ T细胞。与Trem2–/–小鼠中强有力的肿瘤控制一致(图1C)。此外,在Trem2–/–浸润中含有更高表达PD-1的CD8+T细胞和CD4+ T细胞(图1C、1D),提示TREM2不足可能促进T细胞活化并且提高对抗PD-1检验点封闭的应答。Lag3+ T细胞,Tregs以及其他淋巴细胞如NK细胞,γδ T细胞以及B细胞在WT和Trem2–/–小鼠的肿瘤渗透中等量。为了直接说明T细胞在Trem2–/–小鼠中限制肿瘤生长的作用,研究者在肿瘤负荷的Trem2+/+和Trem2–/–小鼠中敲除了CD8+ T细胞和CD4+ T细胞。敲除CD8+T细胞后肿瘤的生长不再减弱,但是在Trem2–/–小鼠中加速。总之,这些结果提示TREM2不足将会改变MCA髓性细胞的微环境,促进CD8+T细胞控制的肿瘤生长。此外,研究者发现在TREM2不足的微环境中会产生的CD8+ T细胞可能对抗PD-1更加响应。
研究者将分析拓展到MC38大肠癌的生长中,该癌症已经报道依赖于浸润巨噬细胞的功能。对来自MC38模型中已经发表的RNA-seq数据进行Meta分析发现巨噬细胞表达TREM2。与研究者之前在MCA/1956模型中的结果一致,相较于WT小鼠,Trem2–/–小鼠中MC38肿瘤的生长是减弱的。流式细胞术对MC38肿瘤浸润进行分析发现TREM2不足与表达CD206的另一巨噬细胞亚群的降低相关,该亚群在之前的报道中参与免疫抑制。但是在T细胞中并未观察到明显的表型改变。最终研究者测定PyMT乳腺肿瘤的扩增是通过具有促进生长和转移潜能并且表达TREM2的巨噬细胞浸润导致的。再一次,在Trem2–/–小鼠中肿瘤的生长受到更多的限制。总之,这些结果提示TREM2不足将会限制多个巨噬细胞浸润肿瘤的生长。此外流式细胞术分析提示这一限制与渗透的巨噬细胞改变相关,可能影响T细胞的应答。

图1 TREM2不足减弱了移植肿瘤的生长

TREM2缺乏影响肿瘤髓系和淋巴细胞图谱

为了在更高的分辨率下确定TREM2不足对肿瘤免疫浸润的影响,研究者通过scRNA-seq分析了WT和Trem2–/– MCA/1956肿瘤中的免疫细胞。在肿瘤注射10天后的MCA/1956肿瘤中分选了CD45+活细胞。研究者选取了与改变的T细胞应答和病理变化缠绕之前的时间点,来检测TREM2缺乏髓系细胞的早期改变。研究者获取了每个样本大约4940个细胞,每个细胞的覆盖率13,545UMIs。通过UMAP无差别的聚类分析确定了14个集簇。Ptprc (CD45)在所有集簇中的表达是显著的,除了个别细胞(集簇12)包含污染的非免疫细胞。集簇9表达T细胞的标记物(Cd3d, Cd4, Cd8b1),而集簇5包含NK细胞(Ncr1)。集簇13 (Cd79a)和集簇11(S100a8)分别确定了B细胞和嗜中性白细胞。集簇8对应Mki67+增殖的细胞,主要是CX3CR1+巨噬细胞。集簇10包括基于Flt3和Ccr7表达的DC2样细胞,而集簇7代表Xcr1+ DC1-样细胞。
巨噬细胞亚群被分为0, 1, 2, 3, 4, 6, 8集簇。一些集簇是基于一些特征性的标记物如CX3CR1- Macs-g, Mrc1-Macs-g, Nos2-Macs-g以及Cycling-Macs-g(Mki67+)的表达。而其他的集簇由于表达一群标记物,而不是典型的巨噬细胞标记物,被简单的确定为Macs-1-3-g。所有的集簇被进一步标记一个''g’’指示它们在不同基因型肿瘤负荷小鼠的比较中被确定。研究者注意到CX3CR1-Macs-g, Mrc1-Macs-g,Cycling-Macs-g, 和Macs3-g在Trem2–/–肿瘤中相对不足,而Macs1-g集簇占主导。此外,T细胞(集簇9)和NK细胞(集簇5)在Trem2–/– 小鼠中富集。初步评价说明TREM2缺乏影响髓系和淋巴肿瘤浸润。此外,TREM2在所有巨噬细胞集簇中表达,尽管水平不同,但是在DC是和淋巴细胞中缺失。
为了进一步搜寻TREM2在巨噬细胞亚群中的作用,研究者进一步将巨噬细胞再次集簇为8个亚群(图2A-2D),所有的均表达TREM2(图2E-2F)。研究者证实CX3CR1-Macs-g, Mrc1-Macs-g,Cycling-Macs-g, 和Macs3-g在Trem2–/– MCA肿瘤中很少,在MCA中与免疫抑制相关的基因如CX3CR1, Mrc1, Mertk,和CD81在CX3CR1-或者Mrc1-Macsg中表达(图2B-2D、2G)。Macs-3-g是对IFNα-β特征(Rsad2,Isg15, Ifit2, 以及Ifit3)的回忆图谱。Macs1-g和Macs2-g表达单核细胞标记物,如Ccr2和Il1r2,提示它们可能包含大量血液来源的巨噬细胞。表达C1qa和Cd72的Macs2-g亚群在Trem2–/– MCA肿瘤中减弱。在另一方面,
Macs1-g集簇表达与IFNg和免疫刺激(Cxcl9和Cd83)相关的基因,在Trem2–/–MCA肿瘤中更占优势。Nos2-Macs-g (Nos2和Arg1) 以及Macs4-g (Itga4)并未发生改变(图2B-2D、2G)。有趣的是,TREM2的表达在Trem2–/– MCA肿瘤中CX3CR1-Macs-g和Cycling-Macs-g两个很少的集簇中高表达,提示TREM2的表达水平与依赖TREM2维持细胞数量之间的关系。研究者同样将淋巴细胞重新聚类,结果发现活化标记物如Trem2–/– MCA肿瘤中T细胞和NK细胞的 IFNg和PD-1 (Pdcd1)表达增强。

图2 TREM2不足重塑了MCA衍生肉瘤中的髓系细胞

最后,研究者将MCA肿瘤中确定的8个巨噬细胞集簇与已经报道的并且和作者研究相关的非免疫原性MCA肿瘤中巨噬细胞比较,尽管有129个背景进行了免疫检测点治疗(ICT)。Mrc1和CX3CR1集簇在Trem2–/–小鼠中减少,这与ICT诱导的减少一致。相反,在Nos2+和Rsad2+巨噬细胞中只在ICT处理组中增加,而在Trem2–/–小鼠中并没有(图3)。综上,TREM2不足驱动巨噬细胞浸润的重塑,促进了T细胞和NK细胞的富集。这样的重塑,只是部分在ICT后观察到。

图3 ICT后TREM2不足驱动巨噬细胞浸润的重塑

TREM 2不足促进检测点封闭

在Trem2–/–小鼠中观察到的对肿瘤生长的抵制,使研究者确定了TREM2不足是否能够促进检测点封闭释放的抗肿瘤效应。尽管MCA/1956肉瘤在免疫活性宿主中渐进生长,其通过检测点免疫疗法抗PD-1有效的维持免疫原性。的确,当利用抗PD-1进行早期处理(注射肿瘤后第三天)时,在100%小鼠中注射MCA/1956(图4A)。为了确定TREM2不足是否会提高抗PD-1的免疫治疗,研究者选取了PD-1给药的次优方案,在晚期的时间点(注射肿瘤细胞后第八天)开始治疗。依据这一治疗方案,仅有40%的WT小鼠排斥肿瘤,而Trem2–/–小鼠中全部都排斥(图4B、4C)。由于MC38同样对检测点封闭应答,研究者检测了Trem是否能够提高肿瘤中PD-1给药的次优方案。的确,所有Trem2–/–小鼠能够控制肿瘤的生长,而WT小鼠中只有一小部分(图4D、4E)。
研究者接下来分析了肿瘤注射14天后免疫浸润以确定T细胞应答。Trem2–/–小鼠肿瘤内αβ T细胞升高,在抗PD-1治疗的小鼠中特别明显(图4F)。Trem2–/–小鼠无论有无抗PD-1治疗CD8+ T细胞都增多,与PD-1+ CD8T细胞是一致的,这与研究者最初的结果是一致的(图1C)。PD-1+ CD4 T细胞只在抗PD-1处理的Trem2–/–小鼠中增加(图4F)。Treg, B, NK, 和Lag3+ T细胞群体在TREM2缺失时并未改变。总之,这些结果提示TREM2不足扩大两种应答抗PD-1肿瘤模型中ICT的效率。至少在MCA模型中,ICT的提高与T细胞浸润和活化增多相关。

图4 TREM2不足提高了抗PD-1的免疫疗法

在肉瘤模型中抗TREM2处理是一种保护机制

由于Trem2基因缺失与肿瘤生长降低以及检测点封闭应答提高相关,研究者探讨了TREM2单克隆抗体调节的治疗潜能。在之前的结果中发现mAb 178对小鼠TREM2特异。该抗体利用一种标准的杂交瘤方法通过利用重组TREM2膜外区的免疫大鼠建立。对于肿瘤免疫治疗,研究者构建了mAb178的重组形式,重链的突变区域被嫁接到小鼠IgG2a的稳定区域,该区域在Fc结构域(LALAPG)已经突变以防止Fc受体和补充物识别并且导致抗体依赖的细胞活性或者抗体依赖的吞噬作用。自然的和Fc突变的抗TREM2抗体以剂量依赖的方式特异性的印记TREM2转染的细胞。为了探究mAb 178是否能够调节TREM2,研究者检测了稳转TREM2和DAP12的Ca2+驱动受体细胞2B4。在这些受体细胞中,利用流式细胞术检测到TREM2的参与促进了Ca2+信号,导致NFAT和NFAT驱动GFP合成的核移位。脂类HDL,作为TREM2d配体,能够在TREM2受体细胞中诱导GFP。自然的和Fc突变的mAb178抑制HDL诱导的GFP表达,提示mAb 178封闭了与TREM2结合的配体。为了排除重组mAb 178体内敲除活性,研究者评估了腹膜注射后TREM2+巯基乙酸诱导巨噬细胞的影响。研究者利用能够识别mAb 178结合的不同表位的抗体评估了TREM2+巨噬细胞的数量。TREM2+巨噬细胞并不受mAb 178影响,提示不存在抗体调节的缺失,这与突变Fc片段中缺乏效应器的功能一致。
研究者随后在MCA/1956模型中体内检测了重组抗TREM2的抗体,设置经过抗PD-1处理组和未经处理组。作为对照,研究者利用一个Fc突变的人类ILT1特异的单克隆抗体,该受体在小鼠中并不编码。在肿瘤注射后两天进行抗TREM2处理,并且每隔5天重复操作,直到实验结束。在上述次优方案中随后进行抗PD-1治疗(图4A)。单独进行抗TREM2处理效果显著但是并未完全控制肿瘤生长(图5A、5B)。然而将抗TREM2和次优中的抗PD-1结合能够在检测的所有小鼠中完全控制肿瘤。因此,anti-TREM2 mAb 178具有抗肿瘤的活性并且能够扩大抗PD-1检测点的封闭。有趣的是,肿瘤的生长在抗TREM2处理的小鼠,相较于Trem2–/–小鼠减弱的更加明显(图5C)。一次,利用抗TREM2 mAb处理Trem2–/–小鼠肿瘤生长并未减少,说明抗TREM2处理没有脱靶效应。
研究者接下来阐释了anti-TREM2在肿瘤免疫浸润中的影响。在肿瘤注射后10天这一早期时间点,PD-1封闭与TREM2结合与髓系细胞中Ly6C+MHCII–和CD64+亚群的减少相关。单独抗PD-1或者抗TREM2都不能促进显著的变化(图5D)。在肿瘤注射后24天的晚期时间点,单独抗TREM2对髓系细胞表现出重要的影响,细胞的体积量缩小,而整体巨噬细胞的数量并未改变,Ly6ClowMHCII–细胞以及表达CD206, CD63, CD9的亚群减少。对肿瘤切片进行免疫荧光分析发现在肿瘤髓系浸润中CD206的表达降低。利用次优中抗PD-1处理没有明显的变化,可能是由于短暂持续的处理。由于在抗TREM2和抗PD-1处理能够完全抑制肿瘤,没有浸润被检测到。抗TREM2在早期或者晚期时间点对淋巴细胞亚群没有显著的影响。然而,对离体T细胞产生的细胞因子进行分析提示抗TREM2通过肿瘤内CD8+和CD4+ T细胞提高IFNg和TNFa的产生(图5E)。总之这些结果提示mAb介导的TREM2调节驱动肿瘤内髓系细胞的重塑,促进T细胞应答并且提高抗PD-1的免疫治疗。

图5 TREM2参与降低MCA肉瘤生长并且提高抗PD-1诱导的肿瘤

抗TREM2的治疗重塑肿瘤内巨噬细胞浸润

为了在高分辨率下确定抗TREM2 mAb对免疫群体的影响,研究者进行了scRNA-seq。研究者设置了四个处理条件:对照抗体、抗TREM2T +对照抗体、次优的抗PD-1+对照抗体、抗TREM2+PD-1。每个条件设置两个生物学重复。将MCA/1956肿瘤中分选的CD45+细胞进行scRNA-seq并且对注射后10天的肿瘤进行分析。研究者从每个样本中获取了平均2726个细胞,每个细胞的覆盖达14546UMIs。通过UMAP进行无差别聚类确定了16个集簇。Ptprc (CD45)在所有集簇中表达,除了很少的非免疫细胞(集簇14)。集簇9表达T细胞标记物(Cd3d, Cd4, 和Cd8b1),而集簇2包含NK细胞(Ncr1)。集簇11和集簇13代表两个小的gd+ T细胞(Trgv2+)。集簇15 (Cd79a)、集簇8 (S100a8)以及集簇12 (SiglecH)分别确定了B细胞、中性粒细胞以及pDCs。集簇6对应Mki67+增殖的细胞,包括T细胞和CX3CR1+巨噬细胞。集簇10包括基于Flt3, Ccr7, Ccl22, 和Ccl17表达的DC2样细胞,而集簇7代表Xcr1+ DC1-样细胞。巨噬细胞亚群被分为0, 1, 3, 4, 5集簇。在所有条件下大多数集簇看上去相似,巨噬细胞集簇中一部分显著变化,最显著的是在抗TREM2处理的肿瘤中集簇5特异存在。在早期时间点检测的淋巴细胞没有观察到显著的变化。
研究者将巨噬细胞再聚类以获取更深度的图谱(图6A、6B),依据图2,巨噬细胞亚群依据它们是否表达一个典型的巨噬细胞基因或者一系列基因,用一个基因名称或者数量指定。集簇被进一步指定为一个“t”提示它们是抗体处理的。研究者确定了8个亚群能够广泛表达TREM2(图6A-6E)。CX3CR1-Macs-t主要在集簇2,循环中的Macs-t (cluster 7)。大部分Mrc1-Macs-t被限制在集簇4,只有少数的Mrc1+细胞在集簇2和集簇7。Nos2-Macs-t在集簇5和6(图6D、6F),基于基因Il1r2, Cd244, Spp1在集簇5以及C3, CD38, Ly6i在集簇6选择性表达区分。集簇3具有显著的IFN特征,表现为Isg15, Ifit3, Rsad2转录本富集(图6D、6F)。Macs1-t (cluster 0)和Macs2-t (cluster 1)包括表达单核细胞标记物Ccr2和IL1r2的细胞,从血液转移到肿瘤中,两个亚群的区分是由Ly6i (Macs1-t)和Fgd2 (Macs2-t)标记的(图6D、6F)。一些巨噬细胞亚群在不同处理疗法后表现不同。无论有无抗PD-1处理,抗TREM2处理导致Nos2-Macs-t (集簇5)从头产生,而在其他条件下不存在(图6E)。抗TREM2处理使得Mrc1-Macs-t群体减少。近期报道的能够转移至肿瘤的巨噬细胞亚群Macs1-t也是降低的,而Macs2-t是升高的,这可能是血液衍生的单核细胞肿瘤内分化反应的变化。循环中的Macs-t也称为CX3CR1+在抗TREM2和抗PD-1结合处理几乎全部消除(图6E、6F)。总之,抗TREM2处理能够导致髓系细胞的重塑,驱动Nos2- Macs-t亚群的出现以及Mrc1-Macs-t、循环中的-Macs-t 以及Macs1-t的减少。

图6 抗TREM2处理重塑MCA衍生肉瘤中的髓系细胞

考虑到之前ICT处理MCA肿瘤的分析结果,Nos2-和Rsad2-表达巨噬细胞的升高以及Mrc1-和CX3CR1-表达巨噬细胞的降低(图3),研究者检测了抗TREM2处理肿瘤中相关基因的表达。在抗TREM2以及抗TREM2+抗PD-1处理的MCA中Nos2+细胞扩增而Mrc1+细胞减少,与ICT处理的肿瘤一致。相反在ICT处理后抗TREM2+D-1处理只有Rsad2+ Macs是升高的,在抗TREM2处理后并不升高(图S4C)。研究者进一步与封闭抗体处理小鼠比较了Trem2+/+和Trem2–/–肿瘤负荷小鼠中巨噬细胞集簇的基因特征,结果以热图的形式展示,将两组实验中每个集簇的差异和相似处进行分级。在TREM2缺失时CX3CR1 Macs_g降低,与在抗TREM2处理小鼠中Mrc1 Macs_t降低重合,与CX3CR1 Macs_t也是一致的。同样的,在抗TREM2处理的小鼠中Nos2 Macs_g与Nos2 Macs1_t和Nos2 Macs2_t集簇重合。最终,循环中的Macs_g与循环中的Macs_t对应,两者在抗TREM2+抗PD-1处理的小鼠中消失。总之,TREM2不足结合抗TREM2+抗ICT处理,导致肿瘤相关巨噬细胞连续的改变。

Trem2在人类肿瘤巨噬细胞中选择性表达

为了揭示研究结果在人类肿瘤中的重要意义,研究者首先通过IHC对人类正常和肿瘤样本中TREM2的蛋白表达进行了分析。TREM2的表达在外周组织中大部分巨噬细胞中并未检测到,除了小神经胶质、MITF+胎盘的巨噬细胞、子宫内膜巨噬细胞以及胞状的巨噬细胞。相反在75%肿瘤样本中观察到TREM2+。为了避免潜在的肿瘤异质性,研究者获取了99个肿瘤样本进一步分析了整个组织,结果发现在所有样本中都存在TREM2+巨噬细胞(图7A)。TREM2+肿瘤巨噬细胞的形态从小单核细胞样到大的泡沫状或者多核巨细胞变化多样,并且TREM2主要在细胞膜上表达(图7B)。TREM2+肿瘤巨噬细胞共表达CD68, CD163, CSF1R, MAFB;泡沫状的TREM2+肿瘤巨噬细胞也能共表达MITF,该因子参与溶酶体生物合成,是人类胎盘中一类调节型髓系细胞亚群。在BDCA2+浆细胞样DC、 CD1c髓系DC或者CD207 Langerhans细胞中没有观察到TREM2的表达。
在良性或者低级肿瘤中TREM2+巨噬细胞不足,同样在结肠腺瘤、乳头状尿路上皮癌以及皮痣中观察到。由于肿瘤细胞系统播散的临床相关性,研究者检测了结节处(n = 33)和远端转移(n = 12)巨噬细胞中TREM2的表达,结果发现在肿瘤引流淋巴结中TREM2+巨噬细胞存在于周围的和浸润的转移灶,同样在远端肝脏和肺的转移中。总之在所有癌症中TREM2可以作为一个肿瘤浸润巨噬细胞的标记物。一个有趣的发现是TREM2+巨噬细胞在肿瘤内选择性定位,在外周基质区也发现。由于CSF-1, GM-CSF, IL-4以及 IL-13能够诱导TREM2的表达,并且TREM2的表达可能影响肿瘤内这些细胞因子的产生。

图7 人类肿瘤中TREM2的表达与CRC和TNBC的预后相关

TREM2与疾病预后差相关

研究者进一步挖掘了TCGA数据库中TREM2的表达与肿瘤临床预后的关系。以75%分位点为临界点,在CRC中TREM2的表达与较差的整体生存期相关(图7C)。在TNBC中,TREM2的表达与较差的整体生存期以及无复发生存期相关(图7D)。在TREM2中位表达中得到了相似的结果。TCGA数据库的分析也提示TREM2的表达与CRC和TNBC中髓系细胞特征基因的表达相关。在CRC病人中,与TREM2表达相关的前几个基因包括MSR1、FCGR1A、TYROBP、HAVCR2以及一些脂质代谢相关的基因(APOC1, APOE, and OLR1)。同样的,在TNBC患者中,TREM2与MSR1, FCGR1C, TYROBP,以及单核巨噬细胞受体SIGLEC8和LILRA2、与巨噬细胞活化和吞噬相关的基因(LY86, LY96, RNASE6)、与巨噬细胞代谢相关的基因(APOC1, ADORA3, TBXAS1, FTL)以及补体激活相关的基因(C1QB 和C1QC)。有趣的是,对TNBC多变量生存分析发现,TREM2不依赖于其他髓系基因具有额外的生存预后能力(表S1),提示对病理的直接作用。人类其他类型肿瘤也表现出了TREM2与巨噬细胞特征基因之间的关系,但是TREM2的表达与病人整体生存期或者无复发预后生存期之间的关系并不显著,提示TREM2在肿瘤浸润巨噬细胞和免疫应答中的作用可能是特异的。

结论

TREM2是小鼠模型和人类肿瘤浸润型巨噬细胞促肿瘤的标记物,可能靶向控制肿瘤的生长,通过重塑肿瘤浸润巨噬细胞的图谱提高免疫检测点封闭的效果。

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