超多重免疫熒光技術(shù)推動腫瘤微環(huán)境精準研究

腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment, 簡稱TME）, 主要由腫瘤細胞，及其周圍的免疫和炎癥細胞，腫瘤相關(guān)的成纖維細胞，這些細胞和附近的間質(zhì)組織，微血管, 以及各種細胞因子和趨化因子構(gòu)成一個復雜的綜合系統(tǒng)。

腫瘤微環(huán)境是腫瘤賴以生存的環(huán)境。腫瘤細胞在生長過程中需通過血管供應(yīng)養(yǎng)分。腫瘤浸潤免疫細胞可能具有抗腫瘤或促腫瘤功能，這兩類細胞在腫瘤進展的不同階段扮演著不同的角色。抗腫瘤免疫細胞主要由效應(yīng)性T細胞、自然殺傷(NK)細胞、樹突狀細胞(DC)、M1極化的巨噬細胞和N1極化的中性粒細胞組成，可直接發(fā)揮殺傷腫瘤細胞的作用。而促腫瘤免疫細胞，主要由調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)和髓源性抑制細胞(MDSCs)組成，通過抑制免疫系統(tǒng)促進腫瘤生長。成纖維細胞作為腫瘤微環(huán)境中數(shù)量最豐富的一類細胞，是腫瘤微環(huán)境的重要組成成分，它不僅可維持腫瘤微環(huán)境的架構(gòu)，還可為腫瘤供應(yīng)養(yǎng)分。

在腫瘤微環(huán)境研究中，對腫瘤組織的組織結(jié)構(gòu)，腫瘤細胞和各種免疫細胞相關(guān)標記物的研究，有助于我們更精準的了解腫瘤微環(huán)境的構(gòu)成。但是既往的免疫組化，傳統(tǒng)免疫熒光等技術(shù)能夠在同一張組織切片中標記的靶標分子十分有限，不能夠在組織原位上對大量腫瘤細胞和免疫細胞的標記物進行分析，而連續(xù)切片可能導致細胞空間異位，不能很好的觀察腫瘤微環(huán)境中各種細胞之間的空間位置關(guān)系。
 

今年《Frontiers in Immunology》上發(fā)表的一篇方法學文章，詳述了利用CODEX技術(shù)，對腫瘤微環(huán)境中的免疫調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白進行超多重免疫標記和組織成像，實現(xiàn)了對8個皮膚T細胞淋巴瘤（cutaneous T cell lymphoma，簡稱CTCL)患者樣本的56種標記物染色。

這56個標記物包含結(jié)構(gòu)標記，腫瘤標記，免疫細胞標記，反應(yīng)有功能的細胞的增殖狀態(tài)標記和免疫調(diào)節(jié)相關(guān)標記物。下圖展示了在一個組織芯片上56個標記物中的7個重要標記物的表達情況。其中，研究人員使用cytokeratin標記上皮細胞，cytokeratin標記基質(zhì)層，CD31標記血管細胞，Ki-67標記細胞增殖狀態(tài)，CD3標記T細胞，CD68標記巨噬細胞，Hoechst標記細胞核。


在整個56個標記物的panel中，有33個標記物用于識別T細胞，B細胞，漿細胞，NK細胞，巨噬細胞，樹突細胞，郎格罕細胞，粒細胞核肥大細胞。由這56個標記物將細胞分成17種細胞類型，其中11種類型是免疫細胞。其中樹突細胞和郎格罕細胞被合并稱為抗原呈遞細胞APCs。免疫細胞類型共分為抗原呈遞細胞APCs，B細胞, CD4+ T細胞，CD8+ T細胞，粒細胞，M1巨噬細胞，M2巨噬細胞，肥大細胞，NK 細胞，漿細胞和Tregs。根據(jù)腫瘤組織中免疫細胞比例，將8個患者劃分為高，中，低三個類群。并通過Voronoi圖生成免疫細胞類型圖譜。

由于CODEX的超多重免疫熒光解決方案可以觀察到單細胞水平的蛋白表達情況。文章作者選取了8個已經(jīng)獲批或正在臨床試驗階段的功能性免疫分子：ICOS，IDO-1，LAG-3， OX40，PD-1，PD-L1，TIM-3和VISTA。觀察這些標記物在T細胞，巨噬細胞和腫瘤細胞中的表達情況。

隨著腫瘤免疫治療研究的發(fā)展，腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞類型，免疫細胞與腫瘤細胞的空間關(guān)系的精準檢測需求更加顯現(xiàn)。CODEX超多重免疫熒光染色方案可以實現(xiàn)在1張組織切片上多達40種以上蛋白標記的分析，為精準的腫瘤微環(huán)境分析提供了有效的工具，幫助研究者和臨床對腫瘤微環(huán)境中的組織結(jié)構(gòu)，空間關(guān)系，免疫細胞類型乃至細胞社區(qū)進行單細胞水平的組織原位分析，同時可以實現(xiàn)自動化全片掃描。

[參考信息]
1. Phillips D, Schürch CM, Khodadoust MS, Kim YH, Nolan GP, Jiang S. Highly Multiplexed Phenotyping of Immunoregulatory Proteins in the Tumor Microenvironment by CODEX Tissue Imaging. Front Immunol. 2021 May 19;12:687673.