单细胞转录组显示肺腺癌（LUAD）中的肿瘤相关抗原（TAA）谱

摘要

对于编辑器，

虽然非小细胞肺癌（NSCLC）是世界上最常见的恶性肿瘤，但肺腺癌（LUAD）是NSCLC的主要组织学亚型[1]. 虽然基于肿瘤相关抗原（TAA）的癌症疫苗已经在非小细胞肺癌中使用了很长时间，但据报道，由于T细胞启动不足，其疗效有限[2]. 因此，进一步研究TAA的表达及其与T细胞的相互作用可能为基于TAA的癌症疫苗在非小细胞肺癌中的应用提供有力证据。在这里，我们对原发性肺肿瘤和远处转移进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），以分析LUAD中TAA的多样性。

我们首先合并了6例原发性肝癌患者中7例样本的scRNA-seq数据(n个 = 4） 或转移性(n个 = 2） LUAD（见图1a代表患者属性）使用对角化典型相关分析（CCA）在患者之间进行系统比较。质量控制过滤后保留了14134个细胞的基因表达谱，并在信息主成分分析（PCA）空间上使用基于图形的聚类方法识别出20个簇。如图S所示1a和b，在综合数据中，患者之间的聚类基本一致。参考大量转录组注释一般细胞类型（参见“方法详细信息”），注释由匹配细胞类型的特定标记基因支持（图S1c和d）。尽管每种细胞类型的丰度因样本而异，但大多数免疫细胞和上皮细胞类型都存在于所有患者中（图S1e） ●●●●。上皮细胞(n个 = 3442）进行子集化和重新聚类。与以前的报告一致[三——5]，我们发现大多数上皮细胞（癌细胞）簇是患者特有的（图1b） ●●●●。引人注目的是，从同一患者的两个原发性病变中分离出的上皮细胞显示出病变特异性聚集。

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图1

肺腺癌的TAA谱。一患者属性的摘要。b条和c（c）3442个上皮细胞的t-SNE图，按来源样本类型进行彩色编码(b条)或TAA表达式(c（c）)。d日和e（电子）样本着色的细胞比例(d日)或TAA(e（电子）). 在每个图像中，灰度条对应50%。（f）和克显示病变1分泌细胞传入信号模式的点图(（f）)或病变2(克). 点的大小与通信概率成正比。小时和我圆形图显示病变1中推断的IFN-II信号网络(小时)或病变2(我)。j个和k个显示“ssgsea”分数的方框图标志性干扰素γ反应病变1中(j个)或病变2(k个)。P（P）-使用Wilcox-检验计算值。该框显示上四分位数和下四分位数

接下来，我们从CTDatabase和ClinicalTrial.gov收集了关于TAA的信息。为了进一步分析，我们从TCGA数据库中总共选择了75个TAA，这些TAA在LUAD患者中频繁表达（表S1). 在75名助教中，有9名(CEACAM5、BTBD2、EZH2、GPNMB、HHAT、PRAME、MAGEA3、MACEA6和MAGEA12)在单细胞水平上表达（对数正态计数>0）（表S2; 图1c） ●●●●。如图所示1日期：，CEACAM5号机组早期LUAD表达频率最高（患者1病变1，34.8%；患者1病变2，24.3%；患者2，78.0%；患者3，49.6%），而EZH2、BTBD2和GPNMB公司TAAs在IV期原发肿瘤（分别为23.8%、22.1%、20.4%）和转移性骨病变（分别为24.3%、32.5%、4.6%）中最常见。与此同时，MAGEA3、MAGEA6和MAGEA12号机组仅在患者2（LUAD合并大细胞神经内分泌癌）和患者5（脑转移）中检测到，提示不同病理类型肿瘤的TAA谱有很大差异（图1e） ●●●●。

最后，我们试图确定TAA表达的癌细胞是否能增强T细胞反应。本研究中的6名患者在年龄、性别、种族、包年吸烟史（以上为环境条件）、种系突变或HLA分型（以上为遗传背景）方面存在差异，这可能会导致患者间免疫反应的显著变异。因此，我们对患者1的不同病变进行了分析，以避免遗传背景和环境条件的混淆影响。而T细胞亚群被分类为CD4⁺（病变1，n=442；病变2，n=23）和CD8⁺（病变1，n=362；病变2，n=295）T细胞根据细胞中表达的分化受体簇，癌细胞被归类为TAA阳性（病变1，n=217；病变2，n=639）或TAA阴性（病变1，n=251；病变2，n=797）细胞，基于数据库中的75个TAA是否在细胞中表达。如图所示1fg，TAA-阳性组和TAA-阴性组之间存在相对一致的传入信号模式（参见“方法详细信息”). 令人惊讶的是，IFN-II信号的贡献分数仅在TAA阳性组中达到统计学意义。同时，CD8⁺T细胞倾向于发送比CD4更强的IFN-II信号⁺T细胞（图1h和1i）。最后，为每个癌细胞计算用于量化IFN-γ途径激活程度的“ssgsea”评分（参见“方法详细信息”). 如图所示1两个病灶中的j和k，TAA-阳性细胞表现出明显高于相应TAA-阴性细胞的IFN-γ反应分数（两者均为第页 < 0.001），表明TAA阳性癌细胞可能对抗肿瘤免疫有更好的反应。

总之，这项研究表明，虽然TAA的肿瘤间异质性很大，但肿瘤细胞和浸润性T细胞之间的交流与TAA的表达谱密切相关。我们的发现可能为设计基于TAA的抗LUAD癌症疫苗提供新的线索。

补充信息

致谢

缩写

作者的贡献

H.Z、J.Z和Q.X设计了这项研究。F.L和X.W写了手稿。F.L、J.S、P.W、W.G和S.R收集样品并进行实验。J.S和S.R.参与了数据整理；J.Z和F.L进行了研究并招募了患者。X.W分析了数据并进行了统计分析。J·Z、H·Z和Q·X修订了手稿。所有作者阅读并批准了最终手稿。

基金

这项工作得到了国家重点科技专项（NO.2018ZX10302207）和北京希望跑基金会（LC2018L01）的支持。

数据和材料的可用性

患者1的原始数据可根据合理要求从相应作者处获得。其他支持原始数据可在基因表达综合（GEO）编号下找到{“类型”：“entrez-geo”，“属性”：{“文本”：“GSE123902”，“term_id”：“123902”}}GSE123902标准[6].

声明

脚注

参与者信息

齐雪，电子邮件：nc.ca.smacic@iqeux公司。

张恒辉，电子邮件：nc.ud.umcc@oabhhz。

赵军，电子邮件：moc.621@nujoahzrd。

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