肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）是肿瘤免疫微环境（TIME）的重要组成部分，针对肿瘤的异质性，浸润其中的T细胞表型显示出极强的多样性，其丰度和功能状态与肿瘤治疗的功效密切相关。因此，全面了解TILs的生物学特性对于有效进行患者分类和推动下一代治疗方法的开发至关重要。
2023年5月29日，德克萨斯州大学MD安德森癌症中心王凌华教授团队在Nature Medicine上发表了一篇题为Pan-cancer T cell atlas links a cellular stress response state to immunotherapy resistance 的文章，展示了16种癌症类型中308048个转录组学的T细胞的单细胞图谱，描述了几十种T细胞的不同表型状态，将其不同的异质亚群与免疫治疗耐药性联系起来，为不断优化临床癌症免疫治疗策略提供了新的思路。
图1：T细胞的泛癌症分析
（相关的数据收集和主要的T细胞类型）
这项研究总共识别了32个不同的T细胞亚群，包括CD4+滤泡辅助T细胞的5个不同亚群、CD4+调节性T细胞的7个不同亚群以及增殖T细胞的8个不同亚群等，最终形成肿瘤内（泛癌种）T细胞的复杂图谱。研究者从中强调了TIME中T细胞状态的广泛异质性，并分析了这些状态与肿瘤疾病进展和免疫治疗反应的相关性，这些成果可以指导人们充分利用免疫系统的强大潜力来消灭癌细胞，在未来开发出更有效的肿瘤治疗策略。
首先值得注意的是，这项研究鉴定了一种独特的T细胞应激反应状态（T cell stress response state，TSTR），可在各种癌症类型的肿瘤微环境（TME）中检测的到，其特征是高表达热休克基因。
在以前的单细胞研究中，TSTR经常被忽视，因为人们认为T细胞应激反应的基因表达是在组织解离的过程中人为造成的。这项研究将TSTR识别为一个独立的群体，其分化的轨迹与其他CD4+或CD8+T细胞亚群明显不同。
研究者发现，免疫检查点阻断（ICB）治疗后，肿瘤内CD4/ CD8+细胞的热休克基因表达显著上调，即TSTR的比例显著提高，特别是在无反应性肿瘤中（图2），提示TSTR可能在免疫治疗耐药性中发挥作用，这也许是导致T细胞功能障碍的另一原因，可以指导人们未来开发更多的治疗靶点。此外，在CAR-T和TIL治疗中，研究T细胞的应激反应可能也是未来临床研究的一个重要方向。
图2：在免疫检查点抑制剂治疗后，CD4/CD8+ TSTR细胞显著富集（主要是在无反应性肿瘤中）
CD8+ T细胞
研究分析确定了CD8+ T的14个细胞亚群，并跟踪到其分化的主要的3条路径：均以幼稚型（TN）开始，其次是过渡型（t-TEFF），路径1以最终分化的效应型（TEFF）状态结束，路径2是还要经过前体耗尽型（p-TEX），结束于耗尽型（TEX），路径3以TSTR结束。在肿瘤组织中，TN减少，TEFF (c10, c11)、中央记忆型（TCM）、TSTR、干扰素响应型（TISG）、衰老型（TSEN）、p-TEX和TEX增多，并且TEX在转移瘤中高度富集。
图3：CD8+ T细胞的转录多样性
CD4+ T细胞
研究分析确定了CD4+ T的12个细胞亚群，发现在健康组织和肿瘤组织之间存在显著差异：TN c6和c7在健康组织及肿瘤组织中含量丰富。TCM在健康组织中浸润丰富，但在原发肿瘤中减少，在转移瘤中进一步减少。相反，Treg和滤泡辅助型（TFH）在健康组织中含量较低，但在肿瘤组织中高度富集。
图4：CD4+ T细胞图谱
针对所有的表型（包括一些非常规和增殖T细胞亚群），研究者分析了其中的关系：CD4+和CD8+ TSTR和CD4+和CD8+ TISG亚群在原发性和转移性肿瘤中表现出很强的正相关，表明它们在TIME中同时出现。在原发性肿瘤中，CD8+ TEX、CD4+ Treg和TFH呈阳性共存，CD4/ CD8+ TSTR也是如此，这与CD4/CD8+ TN、CD8+ TEFF和CD4+CTL亚群呈负相关；在转移瘤中，CD8+ TEX与CD4/CD8+ TN和TEFF亚群呈负相关。
具体癌种中的亚群分析如下
CD8+ TEX和CD4/CD8+ TISG在头颈部鳞状细胞癌（HNSC）、非小细胞肺癌（NSCLC）和黑色素瘤的转移瘤中出现的频率较高；
CD4/CD8+ TISG与三阴性乳腺癌（TNBC）、直肠腺癌、肝细胞癌（HCC）、HNSC和NSCLC的侵袭性相关；
CD8+ TEX与肺腺癌（LUAD）和子宫内膜癌的肿瘤突变负荷（TMB）呈显著正相关；
CD8+ TEX与KRAS-突变型LUAD的TMB存在很强的正相关关系，而在EGFR-突变的LUAD中没有发现这种相关性；这在有和没有9p21缺失的膀胱尿路上皮癌中也观察到类似的变化；
Treg、TFH、TEX和CD8+ TEFF与EB病毒型胃腺癌（STAD）的TMB正相关，但与基因稳定型STAD的TMB负相关；
在肾细胞癌和黑色素瘤中，CD4/CD8+ TSTR高水平、CD4+ TFH低水平或CD8+ TEX低水平与患者ICB治疗后的反应不佳有关，但这一相关性在尿路上皮癌中未有观察到。
（注释：TMB是评价基因突变频率高低的指标。肿瘤细胞基因突变频率高，则肿瘤细胞表面所携带的肿瘤抗原就多，便更容易受到机体免疫系统的攻击而被杀死。因此，检测恶性肿瘤的TMB可以预测患者免疫治疗的效果，既往研究证实，TMB与免疫治疗疗效呈正相关。）
T细胞亚群与总生存率（OS）的关系
较高的CD4+ TCM与肉瘤OS的增加有关；
T细胞亚群丰度与致癌病毒相关的癌症（如HPV+ HNSC、宫颈鳞状细胞癌和宫颈内膜腺癌等）的OS改善存在显著相关，与HPV−HNSC和低级别胶质瘤（LGG）OS的降低相关，这也反映出胶质瘤TIME的免疫抑制特性；
多个T细胞亚群与黑色素瘤的OS改善相关。
该团队还开发了一款T细胞自动注释程序“TCellMap”，以及T细胞图谱的可视化和交互式查询网站 https://singlecell. mdanderson. org/TCM/，允许内部和外部用户进行可视化和交互式查询，而不需要拥有生物信息学技能。这些资源可以用来辅助对单细胞测序数据中的T细胞进行深入的分析，从而推动进一步的发现并最终实现增强基于T细胞的细胞药物治疗效果的策略。
参考文献：
Chu Y, Dai E, Li Y, Han G, Pei G, Ingram DR, Thakkar K, Qin JJ, Dang M, Le X, Hu C, Deng Q, Sinjab A, Gupta P, Wang R, Hao D, Peng F, Yan X, Liu Y, Song S, Zhang S, Heymach JV, Reuben A, Elamin YY, Pizzi MP, Lu Y, Lazcano R, Hu J, Li M, Curran M, Futreal A, Maitra A, Jazaeri AA, Ajani JA, Swanton C, Cheng XD, Abbas HA, Gillison M, Bhat K, Lazar AJ, Green M, Litchfield K, Kadara H, Yee C, Wang L. Pan-cancer T cell atlas links a cellular stress response state to immunotherapy resistance. Nat Med. 2023 May 29.
