Zman-seq技术揭示NK细胞和巨噬细胞入瘤后的动态变化

        破译随时间推移免疫适应的细胞状态转变是推进生物学发展的基础。 目前缺乏能跟踪体内免疫细胞随时间动态变化的技术。2023年12月21日，以色列魏茨曼科学研究所Ido Amit领衔的研究团队近日取得了突破，他们在Cell期刊上发表了题为“Time-resolved single-cell transcriptomics defines immune trajectories in glioblastoma” 。作者们开发了Zman-seq技术，这是一种新型的单细胞测序技术，通过免疫荧光标记循环免疫细胞，在肿瘤组织中跟踪它们数天，记录随时间变化的转录组动态。 基于这项技术，能让研究人员了解体内的免疫细胞在什么时间去了哪里，发生了哪些变化。

        首先，研究人员准备了可以标记外周血单个核细胞（PBMC）的五种荧光抗CD45抗体，这些抗体带有不同颜色的荧光标记以示区分。Amit团队准备了可以标记外周血单个核细胞（PBMC）的五种荧光抗CD45抗体，这些抗体带有不同颜色的荧光标记以示区分。

        随后，作者们还借助于胶质母细胞瘤小鼠模型，探索了荧光抗CD45抗体的特异性。研究结果表明，无论是注射12、24、36小时，还是48小时之后，大脑中表达CD45的小胶质细胞都不会被标记。这意味着，荧光抗CD45抗体只能特异性标记循环中的免疫细胞，而无法标记已经进入肿瘤中的免疫细胞。他们在采集肿瘤组织样本的60时之前，每隔12小时（60、48、36、24和12小时）注射一种荧光抗CD45抗体，最后采集肿瘤组织样本，并将获取的肿瘤细胞通过流式细胞荧光分选技术（FACS），分析每种免疫细胞进入肿瘤的时间。随后的单细胞转录组测序（scRNA-seq）技术，能让研究人员知道细胞的身份。而将免疫荧光标记技术与scRNA-seq技术一结合，就成了Zman-seq技术。

        利用了Zman-seq之技术，研究人员开始分析胶质母细胞瘤中的免疫细胞，尤其是NK细胞和巨噬细胞。从检测结果来看，在采样前12小时内进入肿瘤的NK细胞还表现出趋化性（S1pr5阳性）和细胞毒性（Prf1/Gzma/Gzmb阳性），而到采样前24小时到36小时之间时，肿瘤中富集的主要是功能失调的NK细胞（Itga1/Ctla2a/Gzmc阳性，且Prf1/Gzma/Gzmb水平较低），这说明NK细胞在入瘤后的24小时之内就已经失去功能了。

        采用同样的方法，研究人员又分析了巨噬细胞入瘤后的动态变化。从实验结果来看，巨噬细胞入瘤后虽然比NK细胞多坚持了一会儿，但也在48小时内被肿瘤策反，变成免疫抑制性细胞，发挥促进肿瘤生长的作用。同时，他们还借助于Zman-seq技术分析了抗TREM2抗体改善巨噬细胞功能，促进其抗癌的机制。并发现阻断TREM2可以重编程单核细胞到调节性巨噬细胞变化轨迹，抑制巨噬细胞往促癌方向发展，还能对NK细胞等其他相互作用细胞产生继发性影响。

        总的来说，这个发现对于指导临床用药顺序有一定的价值。例如，在使用其他的免疫检查点抑制剂之前，如果使用TREM2抑制剂，就可以先改善肿瘤免疫微环境，或许能提高免疫检查点抑制剂的治疗效果。另外，Zman-seq技术还有一个潜在的使用场景，那就是帮助分析新辅助治疗后肿瘤中免疫环境的变化，以辅助临床研究人员开发出更好的治疗方案。

        原文链接：https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(23)01317-X.pdf