解析小儿高级别胶质瘤免疫微环境：治疗压力下细胞状态变化与潜在免疫治疗靶点的探索

这篇论文通过单细胞 RNA 测序和空间转录组学，全面分析小儿高级别胶质瘤（pHGG）的免疫微环境。研究发现髓系和 T 细胞亚群在小儿与成人中的差异，以及放化疗和免疫检查点抑制剂（ICI）治疗对免疫细胞比例的影响，为 pHGG 免疫治疗提供新靶点和思路。

研究背景

小儿高级别胶质瘤（pediatric high-grade gliomas，pHGG）是儿童和青少年中常见的恶性脑肿瘤，预后差。以往治疗策略多借鉴成人胶质瘤治疗，但二者存在生物学差异，影响免疫微环境，导致现有治疗效果有限。此前对 pHGG 免疫微环境的研究方法存在局限，缺乏对其全面深入的了解，因此，深入探究 pHGG 的免疫景观对开发有效治疗方法至关重要。

研究方法

研究人员收集了 27 例小儿 pHGG 患者的新鲜肿瘤样本，运用空间转录组学（10× Genomics’ Xenium In Situ 平台）、单细胞全长 RNA 测序（RNA-seq，SMART-seq 2.0；SS2）和 5′端 scRNA-seq（10× Genomics scRNA-seq）技术进行分析。同时，对样本进行免疫细胞富集，通过流式细胞术（FACS）分选 T 细胞、髓系细胞等，结合计算方法识别恶性细胞。还利用非负矩阵分解（NMF）等方法分析细胞亚群和基因程序，以及运用 CellChat 分析细胞间的相互作用。

研究结果

1. 构建单细胞图谱：研究队列涵盖多种 pHGG 分子亚型，通过对样本的分析，构建了包含肿瘤、髓系和 T 细胞的单细胞图谱。确认 pHGG 具有免疫 “冷” 表型，即免疫细胞浸润低。经细胞富集和测序分析，鉴定出多种髓系和 T 细胞亚群，并与成人队列进行对比。
2. 髓系细胞特征：研究发现髓系细胞是样本中主要的免疫细胞类型。通过 NMF 分析，识别出 6 种髓系特异性程序，包括缺氧肿瘤相关巨噬细胞（hypoxic TAMs）、干扰素 TAM（IFN-TAM）等。还发现了一种 CD3⁺髓系细胞亚群，在小儿样本中存在，而在成人胶质瘤数据集中未检测到。免疫荧光染色验证了髓系细胞程序标记物在蛋白质水平的表达。不同髓系亚群在 pHGG 亚型中的分布存在差异，如 SEPP1-Mo TAMs 在室管膜瘤样本中富集，炎性 TAMs 在 H3K27M 弥漫性中线胶质瘤（DMG）中富集。此外，研究还确定了不同髓系程序细胞的来源，以及它们与肿瘤细胞和其他免疫细胞的相互作用。
3. T 细胞特征：尽管 pHGG 中肿瘤相关 T 细胞比例低，但通过细胞富集技术得以深入研究。利用 NMF 分析，在小儿和成人 HGG 中鉴定出多种 T 细胞程序，包括细胞毒性、预功能失调等。不同 T 细胞程序在 CD4⁺和 CD8⁺ T 细胞中的分布不同，且在不同 pHGG 亚型中比例各异。生存分析表明，预功能失调的 CD8⁺ T 细胞与患者生存改善相关，而 IFN 应答的 CD4⁺ T 细胞与较差生存相关。此外，研究还发现 CD8⁺ T 细胞与肿瘤细胞有高度的配体 - 受体相互作用，而 CD4⁺ T 细胞与周围细胞的相互作用较少。
4. 年龄相关差异：对比小儿和成人 HGG 的免疫细胞状态，发现 T 细胞亚群在两者中相似，但比例有所不同，如小儿 pHGG 中 Treg 和应激 CD4⁺ T 细胞比例较低，记忆 T 细胞比例较高。髓系细胞亚群在小儿和成人 HGG 中存在明显差异，如小儿 pHGG 中缺氧 TAM、IFN-TAM 和 SEPP1-Mo TAM 比例显著增加。此外，研究还发现小儿 pHGG 中 CD8⁺ T 细胞的克隆扩增明显少于成人，且鉴定出 SELPLG/CD162 为潜在的免疫检查点分子，在小儿细胞毒性 CD8⁺ T 细胞中高表达。
5. 癌症治疗对免疫细胞的影响：放化疗后，pHGG 患者的炎性 TAMs 和小胶质细胞显著减少，而其他髓系亚群无明显变化，CD8⁺ T 细胞中的应激 T 细胞群体显著减少，CD4⁺ T 细胞比例无明显变化。免疫检查点抑制剂（ICI）治疗后，pHGG 患者肿瘤浸润 T 细胞增多，但肿瘤浸润调节性 T 细胞（Tregs）也显著增加，导致免疫抑制微环境。对比胶质瘤和黑色素瘤的 CD8⁺ T 细胞状态，发现黑色素瘤 CD8⁺ T 细胞表达更高水平的功能失调标记物，对 ICI 治疗更敏感。

研究讨论

研究揭示了小儿和成人患者髓系细胞状态比例的显著差异，以及 T 细胞状态的高度相似性，强调了针对小儿患者进行特异性研究的重要性。同时，研究表明放化疗和 ICI 免疫治疗会改变 pHGG 的免疫微环境，这在设计复发性 pHGG 患者的临床试验时需要加以考虑。研究还发现炎性 TAMs 和 CD8⁺ T 细胞与特定肿瘤细胞状态的相互作用，以及 AC-like、OPC-like 和循环肿瘤细胞在肿瘤微环境中的重要作用。此外，研究提出 SELPLG/CD162 可能是 pHGG 免疫治疗的潜在靶点，阻断其作用可能增强抗肿瘤免疫，但 ICI 免疫治疗在 “冷” 肿瘤中的效果有限，而嵌合抗原受体 T 细胞（CAR T）细胞疗法在小儿 K27M DMGs 中显示出疗效，敲除 SELPLG 或使用抗体拮抗可能增强 CAR T 细胞的效率。

研究局限性

研究队列规模有限，难以就免疫细胞比例和患者间的相互作用得出明确结论，需要更大规模的儿科队列研究加以验证。此外，由于抗 PD-1 治疗的小儿胶质瘤患者样本数量有限，还需更多匹配样本进行验证。同时，为消除批次效应的影响，需要进一步开展包含小儿和成人样本的共同研究。另外，体外和体内的机制实验和功能验证也有待进行，以确认细胞类型变化和免疫检查点靶点。

研究意义

本研究提供了小儿胶质瘤免疫微环境的全面转录组分析，揭示了治疗压力下细胞状态的变化，为理解 pHGG 的免疫反应提供了有价值的见解。研究结果为潜在的免疫治疗靶点提供了方向，有助于开发更有效的小儿胶质瘤免疫治疗策略，对改善 pHGG 患者的预后具有重要意义。