文献详解丨宝藏资源Cell首次揭示不同
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肿瘤组织是由肿瘤细胞聚集形成的一种复杂生态系统，异质性恶性肿瘤细胞会与免疫和非免疫细胞相互作用，在肿瘤组织中形成肿瘤微环境（Tumormicroenvironment,TME）。髓样细胞是一种能渗透到肿瘤组织中，并在调节肿瘤炎症和血管生成中起重要作用免疫细胞的关键细胞成分。目前，已有几项以髓样细胞为肿瘤治疗靶标的临床前和临床研究正在进行。尽管如此，针对髓样细胞在不同肿瘤类型中异质性的认识仍扑朔迷离。
肿瘤浸润性髓样细胞（Tumor-infiltratingmyeloidcells,TIMs）是肿瘤发展中的关键调节因子，但在不同肿瘤类型中的共性特征和区别仍然难以捉摸。TIM主要由几种不同的细胞成分组成，包括肥大细胞、浆细胞样树突状细胞（plasmacytoiddendriticcells,pDC）、常规树突状细胞（conventionaldendriticcells,cDC）、单核细胞和巨噬细胞。在过去的十年中，借助流式细胞技术，TIM的复杂性已经被揭示：单核细胞通常根据表面标记CD14和CD16表达进行分类；巨噬细胞是TME中的关键介质，参与肿瘤免疫的方方面面。“经典激活”的M1型和“交替激活”的M2型巨噬细胞极化已被用于描述巨噬细胞的体外激活状态。然而，与体外实验中巨噬细胞的简单分类不同。体内实验中，巨噬细胞的表型特征更为复杂；树突状细胞（dendriticcells,DC）是抗原特异性免疫反应的关键参与者。已经鉴定出两个不同的cDC子集XCR1+CADM1+cDC1和CD1A+CDA+cDC2，它们分别与CD8+和CD4+T细胞相互作用。此外，cDC2s的异质性直到最近才被发现(人类血液和脾脏中具有不同的cDC2亚集)。但是，cDC2s在不同肿瘤类型中的复杂性仍悬而未决。
单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术已被越来越多地用于在单细胞水平表征TME。目前，已经有多项研究解析了单一癌症类型中TIM的多样性，但是TIM的复杂性仍未被充分揭示。目前的研究已经鉴定出多个肿瘤类型的TIM细胞亚群，包括LAMP3+cDCs（肝癌中发现），LYVE1+驻留组织巨噬细胞（residenttissuemacrophages,RTMs）(在人体炎症和纤维化有关的组织和结肠癌中发现)，SPP1+肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associatedmacrophages,TAMs）（结肠癌中发现），以及FOLR2+TAM（肝癌中发现）。然而，我们尚不清楚这些TIM细胞亚群是否在其他类型的癌症中也存在，即，不同癌症类型中是否存在相同的TIMs亚型。
在Cell2月4日新近发表的一篇文章中，来自北京大学生命科学学院张泽民课题组利用已公布和新构建的scRNA-seq数据库，绘制了15种肿瘤类型的TIM单细胞转录图谱，全面描绘了不同癌症类型中TIM细胞亚群的相似程度，并研究了它们在不同癌症类型的独特组成和特征的子集。这项工作对了解TME的复杂性，开发能同时靶向多种癌症类型的免疫疗法提供了有价值的借鉴资料。
接下来，让我们详细解读一下这篇文章的研究思路和主要发现点：
·通过单细胞RNA-seq分析揭示了15种癌症类型中的髓样细胞全景图谱
为了生成TIM的深层转录图谱，研究从名被诊断为15种常见癌症类型之一的患者中的个样本中获得了关于髓样细胞的scRNA-seq数据，其中包括新收集的82名10种癌症的初治患者（图1A）。为了表征髓样细胞的细胞子集并最大程度地减少不同数据集之间的批处理效应，研究独立分析了每个数据集。另外，研究在髓样细胞上进行了无监督的基于图的聚类（unsupervisedgraph-basedclustering），然后根据细胞标记物鉴定了四种常见的主要细胞亚型（肥大细胞，pDC，cDC，单核细胞或巨噬细胞）。
图1各种癌症类型中髓样细胞亚群的鉴定
（A）泛癌分析中包括的癌症类型。*包含新构建数据库的癌症类型。（B）每种癌症类型收集的患者人数。（C）UMAP图显示了ESCA中髓样细胞的主要谱系。（D）UMAP图显示了髓样细胞主要谱系的标记基因表达。（E）气泡热图，显示了ESCA中所选特征基因的表达水平。点的大小表示表达细胞的比例，根据归一化后的颜色代表其表达水平。（F）热图显示了不同髓样细胞亚群的存在。（G）UMAP图显示了两个肺癌scRNA-seq数据集的整合。
·肥大细胞在不同类型的癌症中表现出不同的功能潜力
接下来，研究比较了不同癌症类型的髓样细胞中主要谱系之间的关系。首先，整合了15种癌症类型中的大量髓样细胞，并观察到具有相同主要谱系身份的细胞混合良好（图S3A）。为了量化它们的相似性，研究计算了不同癌症类型中每个主要谱系平均转录组之间的相关性。正如预期的那样，来自不同癌症类型的相同主要谱系被聚集在一起（图2A和S3B），进一步表明了主要髓系谱系具有相似的转录组谱。然后，研究还调查了每种肿瘤类型中主要谱系的组成（图2B）。
图2各种癌症类型中主要髓样细胞谱系的表征
（A）主要髓样细胞谱系的分级聚类。（B）箱形图显示了各种癌症类型的肿瘤组织中每个主要谱系的比例除以总髓样细胞数量。（C）火山图显示了UCEC中肿瘤组织和非癌组织肥大细胞之间差异表达的基因。调整后的p值0.05，Benjamini-Hochberg调整了双面Wilcoxon检验。（D）IHC用抗TPSAB1（黄色），TNF（红色）和VEGFA（紫色）抗体染色的甲状腺肿瘤的代表性实例。箭头表示特定的单元格类型。比例尺，20毫米。（E）条形图，显示了多种癌症类型（具有多个肥大细胞）中TNF+肥大细胞与VEGFA+肥大细胞的比率。（F）Kaplan-Meier图显示UCEC组的临床结局较差，肥大细胞标记物的表达较高的NPC患者的临床结局较好基因。（G）热图显示驱动TNF+肥大细胞表型的潜在配体。（H）热图显示了NPC组中肥大细胞和其他髓样细胞之间的选定配体-受体对。（I）散点图显示IL1B+巨噬细胞（除以总巨噬细胞数量）与TNF+肥大细胞（除以肿瘤组织中的肥大细胞总数）。（J）条形图显示IL1B+巨噬细胞的比例除以总巨噬细胞数量。
图3各种癌症类型中的cDC亚群的表征
（A）cDC子集的分层聚类。（B）热图显示了不同cDC子集的通用标记。（C）IHC用抗CD8（红色），CD4（青色），FOXP3（紫色）和DC-LAMP（绿色）抗体染色的CRC肿瘤代表性实例。箭头表示特定的细胞类型。比例尺，20毫米。Th，THelper细胞；Tc，细胞毒性T细胞；Treg，调节性T细胞。（D）箱线图显示了不同癌症类型（超过5种）中肿瘤组织中LAMP3+cDC亚组的比例（除以总cDC数量）LAMP3+cDC）。Kruskal-Wallis测试。（E）箱线图显示了肿瘤和非癌组织中LAMP3+cDC的比例（除以总cDC数量）。（F）火山图显示了THCA中来自肿瘤组织和非癌组织的LAMP3+cDC之间差异表达的基因。调整后的p值0.05，Benjamini-Hochberg调整了双面Wilcoxon检验。（G）热图显示了肿瘤来源和非癌症来源的LAMP3+cDC之间基因表达的倍数变化。缺失值用灰色显示。另请参见图S4和表S2。
同时，研究进一步检查了肥大细胞的组织分布。在大多数癌症类型中，在肿瘤组织中观察到肥大细胞的比例更高（图S3C），这表明肥大细胞在肿瘤中蓄积，并在肿瘤的发生和肿瘤进展中起重要作用。
·广泛分布的LAMP3+cDC的不同发育起源
接下来，研究
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