王艺瑾教授：T细胞受体测序揭示肝细胞癌分期免疫特征的临床洞见丨Cancer Science- 大数跨境

王艺瑾教授：T细胞受体测序揭示肝细胞癌分期免疫特征的临床洞见丨Cancer Science

国际肝病

2023-11-26

导读：T淋巴细胞通过细胞表面特定T细胞受体（TCR）识别抗原主要组织相容性复合物（MHC）分子，在人类适应性免疫中发挥重要作用。

编者按

T淋巴细胞通过细胞表面特定T细胞受体（TCR）识别抗原主要组织相容性复合物（MHC）分子，在人类适应性免疫中发挥重要作用。95%的T细胞的TCR是由α和β两条肽链通过链间二硫键连结组成α/β异二聚体，每条链由恒定和可变结构域组成。TCR多样性是由于肽链可变区（V）、多变区（D）和连接区（J）基因片段重排以及核苷酸的随机添加或缺失形成的。

肝细胞癌（HCC）在全球癌症相关死亡原因中排名第四。HCC免疫微环境包含具有不同功能的T淋巴细胞亚群，目前，HCC不同阶段的TCR多样性及克隆性特征尚不清楚。南方科技大学王艺瑾教授团队在Cancer Science发表最新研究成果，旨在探究不同时期HCC不同组织来源的T细胞免疫特征，该研究将有助于阐明HCC进展机制并开发针对特定新抗原的细胞治疗方法^[1]。

研究简介

研究方法

根据HCC BCLC分期标准，前瞻性纳入经影像学和病理学诊断证实的早（BCLC_A)、中（BCLC_B）、晚（BCLC）期HCC患者各10例。收集30例HCC患者肝肿瘤组织、癌旁组织以及外周血单核细胞（PBMCs）。利用ImmuHub技术平台对所有样本进行TCR-β测序（图1）。对比 IMGT数据库，分别对每个样本的V、D、J、C片段数据结果进行匹配，获得每条序列中V、D、J和C基因片段ID，鉴定出克隆的CDR3核酸序列以及氨基酸序列，并对得到的每种克隆进行计数和频率计算。根据随访记录，将早期HCC患者分为复发组和非复发组，进一步分析复发和非复发HCC患者之间CDR3序列的异质性。

图1. 实验设计流程^[1]

研究结果

CDR3序列的多样性和克隆性分析

TCR中的CDR3序列是决定TCR多样性的主要区域，出现频率最高的100个CDR3所占总CDR3的比例（TOP100 CDR3）通常用于评价TCR多样性。不同BCLC分期的肝肿瘤组织、癌旁组织及PBMC样本中TOP100 CDR3分布情况如图2A-C。肿瘤组织中，TOP 100 CDR3在早、中、晚期患者中频率分别为52.81%，35.11%，41.04%，BCLC_A与BCLC_B期TOP 100 CDR3频率差异有统计学意义（P=0.042）。PBMC样本中，TOP 100 CDR3比例在早中晚期频率分别为32.53%，25.87%，46.53%，提示晚期HCC患者PBMC中TCR多样性最低（P=0.015）。为详细了解CDR3频率分布情况，该研究计算每个样本中CDR3累积频率，并将克隆分布从最高频率到最低频率分为14个组（图2D-L）。肿瘤组织中，TOP 50 CDR3在BCLC_A、BCLC_B、BCLC_C期患者中频率分别为46.67%，27.87%，34.27%（图2D-F）。PBMC样本中，TOP 50 CDR3在BCLC_A、BCLC_B、BCLC_C期患者中频率分别29.23%，23.10%，43.59%（图2J-L）。进一步提示PBMC中TCR在晚期HCC患者克隆性显著增加。

考虑到Clone Fraction的差异，我们按照CDR3序列累积频率的分为High组（Clone Fraction≥0.1%）、Mid组（0.01%<Clone Fraction<0.1%）、Low组（Clone Fraction≤0.01%）。PBMC中，相比早期和中期，晚期HCC患者低频CDR3出现频率最低且高频CDR3出现频率最高，提示晚期HCC外周血T细胞TCR多样性降低、克隆性增加（图2N）。

图2. BCLC-A、BCLC-B、BCLC-C期HCC患者肿瘤、癌旁和PBMC中TCR CDR3序列量化分析^[1]

复发患者TCR的多样性和克隆性分析

为了明确TCR与预后的关系，该研究还分析了BCLC_A期6例复发和3例非复发患者的V(D)J基因片段使用频率、CDR3序列分布和氨基酸组成。复发组患者肿瘤组织的TCR克隆性低于非复发组肿瘤组织（图3A）。Shannon、D75、Singleton多样性指数分析证实，不论在复发还是非复发患者中，PBMC样本的TCR多样性均高于肿瘤样本的TCR多样性（图3B-D）。我们还发现PBMC（P=0.02）和肿瘤样本（P=0.686）复发组中疏水氨基酸使用频率低于非复发组，这与之前报道的疏水氨基酸能够激活自身反应性T细胞发挥作用相一致（图3G-H）。

图3. 复发和非复发患者的TCR特征分析^[1]

研究结论

该研究阐明了不同BCLC分期的HCC肿瘤组织、癌旁组织及外周血单核细胞中TCR特征，同时进行了时间上不同分期的纵向比对和空间上不同样本的横向比对，从而揭示了HCC不同时期TCR特征。相比早期和中期，BCLC_C期外周血T细胞的TCR克隆性显著增加，多样性显著减少，提示PBMC比肿瘤组织能更好地描绘HCC患者不同肿瘤分期的TCR特征。我们明确了HCC患者TCR与预后的关系，患者TCR克隆性较高，肿瘤复发风险较低，预后较好。我们推测早期组织中TCR的克隆性可成为预测患者术后复发的重要指标。

研究者说

解析不同时期HCC的TCR特征对于肿瘤免疫逃逸机制和开发更有效的免疫疗法至关重要。在描绘不同BCLC分期的TCR特征后，还应进一步探索TCR特征与HCC进展的因果关系。另一方面，随着靶向治疗的发展和精准治疗的需求，如何通过患者肿瘤特异性TCR检测从而进行T细胞修饰，开发TCR-T治疗策略，将成为未来发展趋。

通讯作者简介

王艺瑾

南方科技大学副教授，研究员，博士生导师。长期从事感染及代谢性肝脏疾病免疫调节机制研究，以第一/通讯作者在 Science Advances, Lancet Respiratory Medicine，Gastroenterology，Journal of Hepatology，Hepatology，EbioMedicine, Metabolism等权威期刊发表论文30余篇；入选2022全球前2%科学家榜单；相关成果多次被欧洲、亚太国际肝病年会选为口头报告并获青年科学家奖。主持国家自然科学基金3项，省部级课题5项。获北京市科技新星、广东省珠江人才、深圳市海外高层次人才。牵头成立了中国戊型肝炎研究协作组(CCSHE)，并牵头发布《中国戊型病毒性肝炎院内筛查管理流程专家共识（2023年版）》。

第一作者

李瑞

南方科技大学博士生，研究方向：线粒体质控在肝细胞癌发生及转移过程中作用机制

参考文献：

[1] Li R, Wang J, Li X, et al. T-cell receptor sequencing reveals hepatocellular carcinoma immune characteristics according to Barcelona Clinic liver cancer stages within liver tissue and peripheral blood. Cancer Sci. 2023 Nov 14. doi: 10.1111/cas.16013.

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（来源：《国际肝病》编辑部）

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