Cancer Cell：张泽民院士团队通过跨组织单细胞多组学揭示具有独特免疫调节作用的肌成纤维细胞亚型

来源：生物世界 2024-09-21 10:48

该研究全面探讨了在不同组织和疾病背景下成纤维细胞的表型和分布特征，并揭示了不同肌成纤维细胞在免疫调控中的独特作用。

深圳湾实验室/北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）张泽民课题组在 Cancer Cell 期刊发表题为：Cross-tissue human fibroblast atlas reveals myofibroblast subtypes with distinct roles in immune modulation 的研究论文。

该研究基于健康、纤维化、炎症以及癌症等多种疾病状态下的11种组织的单细胞数据，构建了涵盖517个人类样本、269899个成纤维细胞的图谱，并鉴定出20种成纤维细胞亚型，揭示了成纤维细胞未被充分认识的转录异质性，其中发现了4类具有独特表型的肌成纤维细胞亚型。通过整合空间转录组、多重组化和体外实验，该研究进一步揭示了肌成纤维细胞在肿瘤微环境中的独特免疫调控功能，为开发肿瘤微环境特异性策略提供了新的思路。

这项研究揭示了组织和疾病环境在塑造成纤维细胞表型及其分布中的关键作用。慢性炎症和纤维化疾病中，肌成纤维细胞亚型逐渐增多，并在癌症进展过程中不断累积，表明肿瘤环境对成纤维细胞表型的重塑作用。通过调控细胞信号通路和代谢的动态变化，最终促成了免疫抑制肿瘤微环境的形成。这些发现为成纤维细胞转录可塑性提供了有力证据，支持了成纤维细胞从启动和支持炎症到最终抑制炎症的不同表型之间动态转换的观点。

相比于其他肌成纤维细胞亚型，LRRC15+肌成纤维细胞表现出终末分化特征，可能来源于两大细胞亚型 祖细胞样成纤维细胞（PI16+和COL15A1+）以及周细胞（RGS5+）。多重免疫组化染色进一步证实，在肿瘤区域表达周细胞标志物（MCAM+、PDGFR +）的LRRC15+ 成纤维细胞，表明其潜在的周细胞来源。而PI16+成纤维细胞则位于癌旁间质区域，研究揭示特定细胞因子促进其表型形成。

进一步研究这些成纤维细胞亚型与免疫细胞的互作模式和空间定位特征，发现PI16+ 成纤维细胞和LRRC15+成纤维细胞在多种癌症类型中参与了不同的空间多细胞模块（CM）。其中PI16+成纤维细胞与CX3CR1+Temra细胞和LYVE1+巨噬细胞相互作用，表现出抗特征；而LRRC15+成纤维细胞则与SPP1+巨噬细胞共定位于癌巢区域，显示出免疫排斥功能。根据成纤维细胞祖细胞或终末分化肌成纤维细胞的丰度对进行分型，发现其在多个癌种中具有显著预后差异，支持两种成纤维细胞亚型在肿瘤微环境中的不同作用，该发现为患者分型和临床治疗策略提供了新方向。

此外，研究团队还发现了一类具有炎性特征的MMP1+肌成纤维细胞，通过与Treg细胞和LAMP3+树突状细胞共同构建免疫抑制微环境来促进免疫逃逸。体外实验显示，MMP1+成纤维细胞可能通过CCL2-CCR4等途径招募Treg细胞，并通过分泌TGF- 和IL-11促进免疫耐受环境的形成，通过分泌MMP等蛋白参与组织重塑，进一步影响免疫细胞的迁移和功能。MMP1+和LRRC15+成纤维细胞特征在不同癌种的免疫治疗无响应者中显著富集，表明它们在特定癌种中有望成为癌症治疗中的联合治疗靶点。

人类跨组织成纤维细胞图谱概览图

综上所述，该研究全面探讨了在不同组织和疾病背景下成纤维细胞的表型和分布特征，并揭示了不同肌成纤维细胞在免疫调控中的独特作用。这些发现将进一步深化对疾病相关成纤维细胞的理解，并为患者分型和开发新的联合治疗方案提供重要线索。

深圳湾实验室助理研究员高洋、昌平实验室助理研究员李佳楠、北京大学前沿交叉学科研究院CLS项目博士生程文凤为该论文并列第一作者，北京大学BIOPIC张泽民院士、广东医科大学附属东莞第一医院侯文洪博士为论文共同通讯作者。

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