在癌症免疫治疗领域，越来越多的研究表明，肿瘤微环境（TME）中T细胞与肿瘤细胞之间的空间关系可能对治疗效果产生重要影响。尽管已有大量研究聚焦于TME中T细胞的类型、密度和状态，但关于这些细胞是否能够形成功能性簇状结构，并且是否可以在临床样本中被有效分离，仍存在许多未知。本文通过结合传统流式细胞术和成像流式细胞术，揭示了CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞及抗原呈递细胞（APC）之间形成的异质性簇状结构，这些结构在多种癌症类型中均存在，且具有显著的生物学特性。研究发现，从21个不同的黑色素瘤转移灶中可以成功分离出异质性簇状结构，其中CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞或APC形成紧密联系，表明这些簇状结构不仅存在于实验模型中，也存在于真实临床样本中。
在实验研究中，研究者采用了一种匹配的共培养模型，用于研究T细胞与肿瘤细胞之间的功能性相互作用。通过这一模型，他们发现抗原特异性CD8⁺ T细胞在与匹配的肿瘤细胞形成簇状结构方面具有竞争优势。在共培养4小时后，使用流式细胞术和成像流式细胞术对T细胞和肿瘤细胞进行分析，发现抗原特异性T细胞在簇状结构中的比例显著高于单细胞。这一发现提示，CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞之间的相互作用不仅仅是随机的，而是具有特定的生物学意义，表明这些簇状结构可能代表了T细胞对肿瘤的反应性。
在临床样本中，研究者进一步验证了这些簇状结构的存在。通过对21个黑色素瘤转移灶的分析，他们发现所有样本中均存在CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞及APC形成的异质性簇状结构。使用流式细胞术和成像流式细胞术对这些样本进行分析，发现CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞或APC之间的接触具有显著的生物学特征，例如免疫突触标记物（如HLA-ABC、CD58和ICAM1）在细胞间界面的重新定位。这些发现不仅支持了肿瘤微环境中CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞之间的相互作用，还表明这些簇状结构在临床研究中具有重要价值。
进一步的单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞TCR测序（scTCR-seq）分析揭示了簇状结构中的CD8⁺ T细胞在基因表达谱和TCR克隆性方面具有显著特征。与单细胞相比，簇状结构中的T细胞更倾向于表现出抗肿瘤反应性相关的基因特征，同时显示出更高的TCR克隆性，表明这些T细胞经历了更广泛的扩增过程。此外，T细胞与APC形成的簇状结构显示出更高的耗竭状态，而与肿瘤细胞形成的簇状结构则显示出更强的杀伤能力。这些结果表明，T细胞与肿瘤细胞或APC的相互作用可能通过不同的机制影响其功能状态，例如通过与APC的共调节信号或与肿瘤细胞的直接接触。
研究还发现，CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞或APC形成的簇状结构在多个方面具有独特性。首先，簇状结构中的T细胞表现出更高的抗肿瘤活性，这在体外实验中得到了验证。当这些T细胞被移植到小鼠模型中时，它们能够显著抑制肿瘤生长，这表明这些簇状结构中的T细胞具有更强的体内抗肿瘤能力。其次，这些簇状结构中的T细胞在基因表达和细胞功能方面具有独特的特征，例如在CD8⁺ T细胞中观察到与肿瘤反应性相关的基因表达模式，而在APC中则表现出与免疫调节相关的特征。这些发现表明，簇状结构可能代表了T细胞与肿瘤细胞之间更复杂的相互作用网络。
在细胞-细胞通讯分析中，研究者进一步揭示了CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞或APC之间的具体相互作用。他们发现，CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞之间的相互作用涉及多种细胞粘附分子和免疫突触形成相关因子，而与APC的相互作用则涉及更多的共调节信号，如CD80/CD86与CTLA-4/CD28的相互作用，以及PD-L1/PD-1的配体-受体对。这些发现不仅支持了T细胞与肿瘤细胞之间的相互作用，还揭示了T细胞与APC之间的复杂调节网络。
此外，研究还发现，从簇状结构中分离的T细胞在体外和体内均表现出更强的抗肿瘤活性。通过快速扩增协议（REP），这些T细胞在体外显示出显著增强的杀伤能力，并且在体内实验中也表现出更有效的肿瘤控制能力。这些结果表明，簇状结构中的T细胞可能比单细胞具有更高的治疗潜力，尤其是在肿瘤免疫治疗中。研究者还发现，通过传统单细胞门控技术可能无法有效捕捉这些簇状结构，因为它们往往被忽略或错误分类。因此，研究者建议采用更先进的成像技术来更好地分析这些簇状结构。
在临床应用方面，研究者通过调整REP流程，使其更符合现有的临床TIL（肿瘤浸润性淋巴细胞）扩增方法，进一步验证了簇状结构中T细胞的治疗潜力。他们发现，从簇状结构中分离的T细胞在临床TIL扩增过程中仍然保持其功能性，并且在抗肿瘤活性方面显著优于单细胞。这些结果表明，簇状结构中的T细胞可能成为开发更有效的肿瘤免疫疗法的重要资源。
研究还发现，CD8⁺ T细胞在簇状结构中表现出独特的生物学特性。例如，簇状结构中的T细胞不仅表现出更高的抗肿瘤反应性，还显示出更高的TCR克隆性，这可能与它们的扩增和激活有关。此外，簇状结构中的T细胞在体外实验中显示出更高的细胞因子产生能力，如IFNγ和TNF，这进一步支持了它们的抗肿瘤活性。在体内实验中，这些T细胞能够显著抑制肿瘤生长，表明它们在治疗中具有实际应用价值。
研究还探讨了簇状结构中T细胞与其他细胞类型（如APC）之间的相互作用。通过比较不同类型的簇状结构，研究者发现CD8⁺ T细胞与APC形成的簇状结构显示出更多的共调节信号，这可能影响T细胞的功能状态。此外，研究还发现，簇状结构中的T细胞在基因表达谱和细胞状态方面具有独特的特征，这些特征可能与它们的抗肿瘤活性相关。
综上所述，本文的研究揭示了CD8⁺ T细胞与肿瘤细胞及APC之间形成的异质性簇状结构在肿瘤免疫治疗中的重要性。这些簇状结构不仅存在于实验模型中，也存在于临床样本中，并且具有显著的生物学特性，如更高的抗肿瘤反应性、TCR克隆性和细胞因子产生能力。研究者建议采用更先进的成像技术和分析方法，以更好地理解和利用这些簇状结构，从而开发更有效的肿瘤免疫疗法。
生物通微信公众号
