新闻动态

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键

做肿瘤免疫分析时,我们经常先问:

肿瘤里有多少 CD8+ T 细胞?

但这篇肝细胞癌研究换了一个问题:

这些 CD8+ T 细胞到底靠近谁?

是靠近肿瘤细胞,可能直接参与抗肿瘤反应?

还是更常靠近 CD68+ 肿瘤相关巨噬细胞,处在潜在的免疫抑制环境里?

 

论文的核心发现可以浓缩成一句话:

在这两个肝细胞癌队列中,CD8+T 细胞与肿瘤细胞更频繁的空间邻近,与更好的总体生存相关;而 CD8+T 细胞更常以 CD68+巨噬细胞为近邻,则更多出现在预后较差的空间表型中。

这也是空间生物学区别于普通“细胞计数”的地方:不仅要知道组织里有什么细胞,还要知道这些细胞在组织中如何排列。

 

研究者是怎么“看见”这些关系的?

研究使用 16-plex CODEX 多重成像分析肝细胞癌 FFPE 组织。

发现队列来自泰国 TIGER-LC,验证队列来自中国 LCI。论文最初分别对 68 和 190 个样本进行染色;质量筛选后,主要肿瘤分析保留了 58 个 TIGER-LC 肿瘤组织芯和 132 个 LCI 肿瘤组织芯。

两个肿瘤队列分别获得:

  • TIGER-LC:117,270 个细胞
  • LCI:465,632 个细胞

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 2

图1  从肝癌组织芯到空间网络

 

图中 A 展示完整分析流程:组织芯队列经过染色和质控后,完成多通道成像、细胞核分割及空间数据分析。

B 是代表性 H&E,C 是同一肿瘤组织芯的多重 CODEX 图,D 展示不同 marker 单通道和合并图。仅凭 C 中“颜色很多”,还不能得出空间结论;必须继续完成单细胞分割、表型判定和坐标记录。

 

第一层答案:先知道每个细胞是谁

论文用 E-cadherin、HNF4α、β-catenin 辅助识别肿瘤细胞,用 CD45 区分免疫细胞,再结合 CD3E、CD4、CD8、CD20、CD68、CD163、CD11c、CD31 等 marker 细分 T 细胞、B 细胞、巨噬细胞、树突状细胞和血管相关细胞。

TIGER-LC 肿瘤队列最终注释出 14 类细胞;LCI 队列注释出 15 类细胞。

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 3

图2 聚类只是中间结果,最后还要回到组织原位

 

图 A 是 117,270 个肿瘤细胞的 UMAP 聚类,图 B 用 dot plot 展示不同细胞类型的 marker 表达依据。

真正与空间分析衔接的是图 C:研究者把注释后的细胞重新映射回原始组织坐标,检查肿瘤区、免疫浸润区和血管结构是否与 CODEX 图像相符。

这一步很重要。

如果细胞分割错了、阳性阈值偏了,或者细胞类型回贴后与组织形态对不上,后面的“最近邻”和“空间互作”也会一起出错。

 

第二层答案:怎样才算两个细胞“靠近”?

论文没有把任意两个距离较近的细胞都叫作互作。

研究者先根据每个细胞的质心坐标建立 Voronoi 图和 Delaunay 三角网络,再把网络中相邻、且质心距离小于 40 μm 的细胞对定义为空间互作。

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 4

图3  40μm是这篇论文采用的空间定义

 

图 A 是 Voronoi/Delaunay 网络示意;图 B 展示所有互作细胞对的距离分布,平均距离为 15.8 μm,标准差为 6.7 μm;图 C 中绿色为 CD8+ T 细胞,黑色为肿瘤细胞,连线代表符合规则的空间邻近。

不同组织芯保留下来的组织面积不同,因此论文比较的不是简单互作次数,而是:

某类细胞互作次数 ÷ 该样本全部细胞互作次数

也就是把互作关系转换成样本层级的相对频率。

这里需要特别注意:40 μm 是这项研究的方法设定,不是所有组织、panel 和研究问题都应直接照搬的固定标准。

 

同样是肝癌,空间结构可以分成4类

研究者根据 TIGER-LC 患者的肿瘤-免疫互作频率进行层次聚类,得到 4 类免疫空间亚型:IC1、IC2、IC3 和 IC4。

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 5

图4  不是按单个marker分组,而是按整套空间互作模式分组

 

热图上半部分是 6 类肿瘤-免疫互作,下半部分是免疫细胞之间的互作。

其中:

  • IC2 富集 CD8+ T 细胞-肿瘤细胞、CD4+ T 细胞-肿瘤细胞及 CD4+-CD8+ T 细胞互作
  • IC1 的肿瘤细胞-CD68+ 巨噬细胞互作更高
  • IC3 的肿瘤细胞-树突状细胞互作较多,但浸润性 T 细胞相对缺乏
  • IC4 更突出肿瘤细胞与 B 细胞、CD163+CD68+ 巨噬细胞的互作

在有完整生存资料的 51 位 TIGER-LC 患者中,IC2 和 IC4 的总体生存优于 IC1 和 IC3。四类亚型生存分离的置换检验 p=0.027。

换句话说,患者并不是简单地被分成“免疫细胞多”和“免疫细胞少”,而是被分成了不同的免疫空间组织方式。

 

核心结果一:

CD8+T 细胞靠近肿瘤,与更好生存相关

在 4 类亚型中,IC2 的 CD8+T 细胞-肿瘤细胞互作频率最高,而且是生存表现最好的组。

研究者进一步按照这类互作频率,把患者分为低、中、高三组。

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 6

图5 这个结果在发现队列和验证队列中方向一致

 

  • TIGER-LC:高互作组总体生存更好,趋势检验 p=0.0213
  • LCI:高互作组总体生存更好,趋势检验 p=0.0222

TIGER-LC 的低、中、高组分别有 17、18、16 位患者;LCI 分别有 45、44、43 位患者。

论文的 Cox 回归结果还显示,CD8+ T 细胞-肿瘤细胞空间互作与生存的关联,在两个队列中均独立于年龄和性别。

这说明只报告“CD8 阳性细胞比例”可能还不够。

同样数量的 CD8+ T 细胞,如果没有真正进入肿瘤区域,或者主要停留在其他细胞构成的局部环境中,所代表的生物学状态可能并不相同。

 

核心结果二:CD8+T细胞靠近CD68+巨噬细胞,出现了另一种信号

论文发现,预后较差的 IC1 中也有部分患者存在较高的 CD8+ T 细胞-肿瘤细胞互作。

为什么这些患者没有表现出同样好的结局?

一个可能的线索来自 CD68+ 肿瘤相关巨噬细胞。

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 7

图6 CD8+T细胞“旁边是谁”,可能改变结果的解释

 

在 TIGER-LC 中,IC1 的 CD8+ T 细胞以 CD68+ 巨噬细胞为最近邻的比例高于 IC2,p=0.0003。

在 LCI 中,CD8+ T 细胞-肿瘤互作较低的组,也有更高比例的 CD8+ T 细胞以 CD68+ 巨噬细胞为最近邻,p=0.0032。

这些结果支持一种解释:某些 CD68+ 肿瘤相关巨噬细胞可能参与形成免疫抑制性的局部环境。

但必须把措辞说准确:

空间邻近只能提示潜在关系,不能单独证明巨噬细胞正在抑制某个 CD8+ T 细胞。

如果要证明功能机制,还需要功能 marker、转录信息、体外实验或其他证据。

 

再放大一层:免疫细胞是否形成“成片的局部邻域”?

除了分析细胞对,论文还使用 spatial-LDA,把相邻细胞的 marker 表达和空间位置共同纳入模型,在肿瘤中识别出 5 类局部微环境。

其中 Topic 4 与免疫浸润区域高度吻合。

别只数CD8:在肝癌里,T细胞“靠近谁”可能更关键配图 8

图7  从“细胞对”升级到“免疫浸润空间邻域”

 

图中 Topic 4 对 CD8、CD4、CD45、CD45RA、CD45RO、CD3E、CD68、CD163、CD20 等免疫 marker 赋予较高权重,并能在组织原位勾勒出免疫浸润区域。

 

生存分析中:

  • TIGER-LC:高 Topic 4 组呈现更好生存趋势,但未达到统计学显著,n=31,p=0.1286
  • LCI:高 Topic 4 组总体生存更好,n=132,p=0.0197

这个结果也提醒我们,发现队列里的“趋势”和验证队列里的“显著关联”应分别表述,不能只挑显著结果讲。

 

这篇论文最值得借鉴的,不只是某个 p 值

它展示了肿瘤免疫空间分析的三个层次:

  1. 细胞组成:组织里有哪些细胞、各有多少?
  2. 细胞对关系:CD8+ T 细胞更常靠近肿瘤,还是靠近巨噬细胞?
  3. 局部空间结构:这些细胞是否共同形成免疫浸润邻域?

三层信息并不互相替代。

细胞比例回答“有多少”,最近邻回答“靠近谁”,空间邻域回答“形成了怎样的组织结构”。

真正有价值的空间图,不是把细胞点换成更多颜色,而是让每一张图都对应一个清楚的研究问题。

 

解读这项研究时,还要保留 4 个边界

  • 这是回顾性队列中的生存关联,不能直接用于个体患者的临床预测
  • 论文 panel 没有 FOXP3,无法进一步可靠地区分调节性 T 细胞
  • 肝组织自发荧光、人工调整阳性阈值和基于细胞核的分割都可能影响表型与距离
  • 40 μm 邻近不等于功能互作,代表图也不能代替患者层级统计

如果准备开展类似的肝癌多重成像研究,建议在染色前同时确认:

临床终点 + 样本量 + marker panel + 组织区域 + 细胞表型规则 + 空间邻近定义 + 患者层级统计方案

因为空间分析真正困难的地方,往往不是最后画图,而是前面的每一步能否支持最后那个问题。