欧美综合在线观看一区二区-日韩免费av区二区电影-中文字幕免费在线一区二区-胜肽和玻色因哪个抗老效果好

乳腺癌腫瘤周圍的微環(huán)境（藍(lán)色）中存在著不同類型的免疫細(xì)胞，比如T細(xì)胞和B細(xì)胞。

在免疫療法時(shí)代，癌癥生物學(xué)家依靠新一代工具來(lái)了解腫瘤和免疫細(xì)胞之間的相互作用是如何影響疾病進(jìn)程的。

    雖然Sean Bendall是一名病理學(xué)家，但最近卻成了一名圖譜制作者，他使用尖端的蛋白質(zhì)繪圖技術(shù)來(lái)描繪出腫瘤組織的變幻莫測(cè)的景觀。

    這項(xiàng)技術(shù)由Bendall在加州斯坦福大學(xué)（Stanford University）的同事Michael Angelo開發(fā)。該技術(shù)能針對(duì)癌細(xì)胞及其近鄰區(qū)域進(jìn)行細(xì)致的分子譜繪制——最著名的應(yīng)用是測(cè)繪腫瘤內(nèi)外的免疫細(xì)胞。Bendall得到的一些證據(jù)表明，這些圖譜可以幫助臨床醫(yī)生為某些病人選擇合適的治療方案。在2018年的一項(xiàng)研究中，Bendall和Angelo使用他們的技術(shù)（被稱為多重離子束成像（multiplexed ion beam imaging, MIBI）檢測(cè)曾接受三陰性乳腺癌（triple-negative breast cancer，一種特別具有攻擊性的腫瘤類型）標(biāo)準(zhǔn)化療的病人的腫瘤標(biāo)本的結(jié)構(gòu)性腫瘤免疫微環(huán)境。結(jié)果，Bendall等人發(fā)現(xiàn)了一種能夠高度預(yù)測(cè)長(zhǎng)期無(wú)病生存的免疫微環(huán)境類型。

    一個(gè)常見的誤解是，腫瘤組織由兩種細(xì)胞組成，即由異�；蚪】档募�(xì)胞組成。但現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)比這個(gè)復(fù)雜：癌細(xì)胞與免疫細(xì)胞、血管和支持結(jié)締組織廣泛相互作用。這種腫瘤的“微環(huán)境”可以深刻地影響疾病的特征和患者對(duì)治療，特別是免疫療法的反應(yīng)，免疫療法是一種可以提高機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤殺傷作用的治療方法。例如，微環(huán)境可以決定附近的免疫細(xì)胞是否“開啟”或“關(guān)閉”，或者甚至是否能夠接近腫瘤。正如紐約紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心（Memorial Sloan-Kettering Cancer Center）的計(jì)算生物學(xué)家Dana Pe'er所說(shuō)， 腫瘤不僅僅是一堆同質(zhì)細(xì)胞，它實(shí)際上是一個(gè)器官——一種嚴(yán)重畸形的器官。

    利用MIBI之類的腫瘤繪圖技術(shù)，以及基于基因表達(dá)或蛋白質(zhì)含量對(duì)大量單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行詳細(xì)普查的其它方法，研究人員現(xiàn)在正在剖析腫瘤微環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能。這些工具是如此新穎，以致許多研究人員仍然在摸索如何能最佳地利用這些工具。但由此產(chǎn)生的見解可能有助于開創(chuàng)一個(gè)新的腫瘤剖析時(shí)代——一個(gè)通過(guò)深度分析腫瘤微環(huán)境，收集例如其中存在的免疫細(xì)胞的數(shù)量和類型之類的信息，而不是專注于個(gè)體遺傳變異，最終得到細(xì)胞生態(tài)系統(tǒng)的“全局”視圖的時(shí)代。

    紐約市西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院（Icahn School of Medicine）的腫瘤內(nèi)科醫(yī)生Miriam Merad表示，這些功能確實(shí)會(huì)對(duì)癌癥治療產(chǎn)生影響。

細(xì)胞普查

    腫瘤和免疫系統(tǒng)之間的相互作用可能會(huì)影響人類疾病，這個(gè)觀點(diǎn)并不新鮮——50年來(lái)，免疫學(xué)家Wolf Fridman基于對(duì)白血病中名為T細(xì)胞的免疫細(xì)胞反應(yīng)的早期觀察，一直在研究這種相互作用。Fridman指出，很快他就確信免疫反應(yīng)的位置和組織非常重要。Fridman現(xiàn)在是巴黎笛卡爾醫(yī)學(xué)院（Medical School Paris Descartes）的名譽(yù)教授。然而，直到大約十年前，隨著強(qiáng)大的免疫治療策略的出現(xiàn)，這些相互作用的廣泛影響才成為腫瘤學(xué)家的主要焦點(diǎn)。

    病理學(xué)家可以用蘇木精和伊紅（haematoxylin and eosin, H＆E）染色和免疫組織化學(xué)（immunohistochemistry, IHC）等常規(guī)技術(shù)獲得腫瘤免疫細(xì)胞組成的信息。IHC使用識(shí)別組織標(biāo)本中特定分子特征的酶標(biāo)記抗體，已被證明能為檢查點(diǎn)抑制劑類藥物的使用提供重要指導(dǎo)信息。免疫檢查點(diǎn)治療劑的作用機(jī)制是阻斷那些抑制局部免疫細(xì)胞攻擊腫瘤的特異性信號(hào)傳導(dǎo)蛋白，而IHC可以揭示這些蛋白質(zhì)的存在。Bendall提醒，如果患者肺部腫瘤中檢查點(diǎn)蛋白質(zhì)表達(dá)很低，那么使用檢查點(diǎn)抑制劑就基本不會(huì)有效果。然而，許多表達(dá)這些蛋白質(zhì)的患者對(duì)檢查點(diǎn)抑制劑也沒有響應(yīng)，研究人員正在尋找可能更清楚地預(yù)測(cè)治療是否有效的其它疫特征。但I(xiàn)HC并不是發(fā)現(xiàn)這些特征的最佳策略，因?yàn)樗�一次只能分析少�?shù)分子標(biāo)記。

MIBI得到的腫瘤和免疫細(xì)胞的分子譜。細(xì)胞被染上色，以顯示其距腫瘤邊界的距離（左）或遺傳標(biāo)記的表達(dá)（右）。

    飛行時(shí)間質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)（Mass cytometry by time-of-flight, CyTOF）可以對(duì)更多的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行分析。常規(guī)流式細(xì)胞術(shù)將抗體偶聯(lián)到染料或熒光標(biāo)記上，而CyTOF使用與金屬同位素連接的抗體來(lái)標(biāo)記來(lái)自腫瘤樣本的大量細(xì)胞。質(zhì)譜儀能夠非�？焖俚胤治鲞@些同位素標(biāo)簽，并行地為每個(gè)細(xì)胞檢測(cè)和量化數(shù)十種不同的標(biāo)記物。

    2017年，Merad等人將CyTOF應(yīng)用于肺腺癌（lung adenocarcinoma）——一種最常見的肺癌形式，并使用多達(dá)40種不同的標(biāo)簽抗體來(lái)標(biāo)記細(xì)胞。他們的數(shù)據(jù)揭示了新出現(xiàn)的腫瘤如何通過(guò)招募免疫抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，并阻止包括殺死腫瘤的自然殺傷細(xì)胞在內(nèi)的“效應(yīng)細(xì)胞”的遷移來(lái)迅速抑制病人的免疫反應(yīng)。Merad指出，即使在腫瘤開始變得惡性的早期階段，腫瘤細(xì)胞都會(huì)想辦法抑制這些效應(yīng)細(xì)胞。這些結(jié)果表明，在腫瘤發(fā)展的早期逆轉(zhuǎn)免疫抑制可能會(huì)阻止腫瘤進(jìn)展，并有望阻止轉(zhuǎn)移。

分析轉(zhuǎn)錄物

    CyTOF需要事先了解細(xì)胞類型特異性標(biāo)記，以便研究人員選擇合適的抗體。Peer指出，CyTOF的一個(gè)局限性是，幾乎沒有提供有關(guān)生物功能的直接信息，只提示細(xì)胞標(biāo)記的存在與否。

    諸如RNA測(cè)序（RNA sequencing, RNA-seq）的轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)可以提示一些功能方面的信息。RNA-seq采用高通量測(cè)序平臺(tái)來(lái)表征和定量大量蛋白質(zhì)編碼信使RNA轉(zhuǎn)錄本。這提供了一個(gè)直接的窗口，可用于觀測(cè)哪些基因在給定的細(xì)胞中被關(guān)閉和打開，從而揭示腫瘤中發(fā)生的生物活動(dòng)。十多年來(lái)，研究人員一直在應(yīng)用這些技術(shù)，但其中大部分都是“大量”分析——一次性分析腫瘤中的每個(gè)細(xì)胞。馬薩諸塞州劍橋市博德研究所（Broad Institute）的計(jì)算生物學(xué)家Aviv Regev指出，雖然這種方法可以提供有用的見解，但也可掩蓋了細(xì)胞之間的差異。

    Regev的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種名為Drop-seq的方法，該方法將單個(gè)細(xì)胞封裝在單個(gè)脂滴中，經(jīng)預(yù)處理后便可進(jìn)行測(cè)序。在此過(guò)程中，每個(gè)細(xì)胞的RNA都會(huì)有一個(gè)不同的遺傳條形碼，從而直接確定哪些轉(zhuǎn)錄物來(lái)自同一細(xì)胞。Regev表示，他們得到的結(jié)果非常全面——豐富的細(xì)胞類型，以及豐富的分子種類。至關(guān)重要的是，和其它單細(xì)胞RNA-seq方法不同，Drop-seq不需要事先知道感興趣的基因、基因表達(dá)譜，以及可以用于重建細(xì)胞之間的相互作用。Regev去年針對(duì)黑素瘤腫瘤的研究中證實(shí)了Drop-seq技術(shù)的這種獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Regev等人發(fā)現(xiàn)惡性細(xì)胞實(shí)際上可以呈現(xiàn)一種特定的狀態(tài)，它們形成所謂的‘冷的生態(tài)位’（cold niches），那里沒有T細(xì)胞。可想而知，這樣的腫瘤區(qū)域?qū)γ庖忒煼ǜ�具抗性�?/span>

    單細(xì)胞RNA-seq（scRNA-seq）的實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)單，目前有幾種商業(yè)儀器可供使用。但該技術(shù)仍然存在一些重要挑戰(zhàn)。也許最重要的是腫瘤標(biāo)本必須直接從手術(shù)室運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室，中間的流轉(zhuǎn)時(shí)間必須短。Merad指出，單細(xì)胞方法僅對(duì)新鮮細(xì)胞提供信息，因?yàn)楫?dāng)我們冷凍和解凍細(xì)胞時(shí)RNA很快就會(huì)降解。

    然而，該技術(shù)可以揭示其它方法無(wú)法揭示的細(xì)胞類型和細(xì)胞狀態(tài)，并揭示免疫細(xì)胞功能的細(xì)微差別，傳統(tǒng)用于分類細(xì)胞的簡(jiǎn)單類別完全不足以涵蓋這些細(xì)微差別。Pe'er表示，免疫細(xì)胞之間的差異和子類型遠(yuǎn)比我們想的要多，我們過(guò)去常喜歡根據(jù)細(xì)胞是促癌還是抑癌，將其分類為好的和壞的，但系統(tǒng)要復(fù)雜得多，大多數(shù)細(xì)胞既有好的一面，又有壞的一面。

各種技術(shù)的利與弊

    盡管CyTOF和RNA-seq功能強(qiáng)大，但是還需要進(jìn)行嚴(yán)格的權(quán)衡，因?yàn)樗鼈冃枰�破壞腫瘤組織才能得到單個(gè)細(xì)胞。破壞組織意味著丟失空間細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)對(duì)于理解惡性細(xì)胞與其微環(huán)境之間的相互作用非常重要。諸如IHC和H＆E染色之類的方法捕獲了這些空間細(xì)節(jié)，但是單個(gè)實(shí)驗(yàn)只能揭示有限的信息，無(wú)法得到整個(gè)微環(huán)境的全局視圖。Bendall指出，他曾看到過(guò)他們部門的病理學(xué)家把幻燈片放在一起，一張張看，從而觀察多個(gè)特征。2014年開發(fā)的兩種成像技術(shù)可以提供豐富的空間數(shù)據(jù)，而無(wú)需把多張圖片堆在一起整理數(shù)據(jù)。

    第一種成像技術(shù)是質(zhì)譜流式細(xì)胞成像術(shù)（imaging mass cytometry, IMC），由瑞士蘇黎世大學(xué)（University of Zurich）的Bernd Bodenmiller等人開發(fā)。與常規(guī)CyTOF一樣，IMC樣品采用金屬同位素標(biāo)記的抗體，但在Bodenmiller的技術(shù)中，抗體標(biāo)記在完整組織上，而不是解離的細(xì)胞上。然后用激光掃描樣本，破壞組織并釋放同位素標(biāo)記，再用CyTOF分析。這使得研究人員能夠在完整樣品上以亞細(xì)胞分辨率同時(shí)測(cè)量數(shù)十種標(biāo)記物，其細(xì)節(jié)水平大大超過(guò)IHC。Bodenmiller表示，IMC能分析的細(xì)胞/分子數(shù)量比IHC多幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這為免疫標(biāo)記物的分析帶來(lái)了更多的定量信息。

    第二種技術(shù)是Angelo和Bendall在斯坦福大學(xué)（Stanford University）的免疫學(xué)家Garry Nolan的實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)開發(fā)的MIBI。MIBI同樣使用同位素標(biāo)記的抗體標(biāo)記樣本，然后用掃描離子束從樣本中釋放出這些標(biāo)記，但MIBI使用不同類型的質(zhì)譜儀進(jìn)行同位素分析。Angelo和Bendall繼續(xù)完善這一平臺(tái)，以提高其速度和易用性，正如他們?cè)?018年針對(duì)三陰性乳腺癌的研究所強(qiáng)調(diào)的那樣。Bendall指出，過(guò)去常常需要花費(fèi)近一天來(lái)獲取一張小圖片，但他們最終在大約一周半內(nèi)對(duì)大約40名患者的樣本進(jìn)行了分析，并分別獲取了毫米大小的方形圖像。

    雖然這兩種技術(shù)僅用于少數(shù)已發(fā)表的研究，但MIBI和IMC已經(jīng)證明了獲取細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的空間位置相關(guān)信息的價(jià)值。Bodenmiller指出，大家都說(shuō)腫瘤是高度異質(zhì)和隨機(jī)的系統(tǒng)，但他們發(fā)現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)和細(xì)胞間的相互作用并不是隨機(jī)的。

    Merad警告稱，IMC和MIBI現(xiàn)已上市，但學(xué)習(xí)這兩種技術(shù)并不簡(jiǎn)單。這些基于質(zhì)譜的系統(tǒng)容易受到很多因素的干擾，她認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)需要一名工程師來(lái)保護(hù)設(shè)備免受移動(dòng)和光線等環(huán)境因素的影響。雖然可以獲得越來(lái)越多的同位素標(biāo)記抗體，但開發(fā)和優(yōu)化新探針可能是一個(gè)艱苦的過(guò)程。Bodenmiller也指出，這些基于質(zhì)譜的方法可能不如IHC的熒光變體靈敏，后者通常使用信號(hào)放大策略，即使是非常稀缺的蛋白質(zhì)也能被可視化。

    瑞典皇家理工學(xué)院（KTH Royal Institute of Technology）的基因組學(xué)研究員Joakim Lundeberg和斯德哥爾摩卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院（Karolinska Institute）的干細(xì)胞生物學(xué)家Jonas Frisén設(shè)計(jì)了一種更簡(jiǎn)單，但分辨率更低的替代技術(shù)。他們開發(fā)的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法需要將腫瘤標(biāo)本直接放置在排列有數(shù)千個(gè)寡核苷酸的載玻片上，使得樣品的每個(gè)區(qū)域?qū)��?yīng)于不同的序列條形碼。然后使組織可滲透，使其mRNA擴(kuò)散出來(lái)并被固定的寡核苷酸捕獲。接著，剩余的組織被清理掉，使用測(cè)序儀對(duì)載波片上的RNA進(jìn)行測(cè)序，相關(guān)的條形碼便能顯示每個(gè)轉(zhuǎn)錄物在原組織中的位置。

    這種空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法缺乏單細(xì)胞細(xì)節(jié)，但它捕獲了在蛋白質(zhì)水平難以獲得的信息，特別是對(duì)于稀缺或分泌到細(xì)胞外空間的蛋白質(zhì)。在去年發(fā)布在bioRxiv預(yù)印本服務(wù)器上的一篇論文中，Lundeberg的團(tuán)隊(duì)使用這種方法來(lái)描述乳腺腫瘤中的免疫細(xì)胞活性。他指出，他們可以在一次活檢中看到，在腫瘤的一部分有免疫細(xì)胞浸潤(rùn)腫瘤，而在同一腫瘤的另一端，免疫細(xì)胞僅在腫瘤外圍分布，而不滲入腫瘤。

新型診斷方法

    這些方法的臨床效用已得到了初步證實(shí)。2017年Bodenmiller和Pe'er之間的合作表明，某些免疫譜可以為患有某種形式的腎癌患者提供預(yù)后。Bodenmiller等人基于數(shù)據(jù)，得出了一個(gè)方程式，他們可以用它來(lái)計(jì)算這些患者的無(wú)進(jìn)展生存期。同樣，Merad和Regev利用腫瘤微環(huán)境調(diào)查的見解來(lái)確定可能克服肺癌、乳腺癌和其它癌癥中的耐藥性和免疫抑制問(wèn)題的治療療程；目前這些治療課程的臨床試驗(yàn)正在準(zhǔn)備中。

    然而，構(gòu)建用于全面微環(huán)境分析的實(shí)驗(yàn)和分析管道可能給臨床設(shè)施帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。Merad的部門組建了一個(gè)由外科醫(yī)生、病理學(xué)家、技術(shù)專家和癌癥生物學(xué)家組成的緊密集成的團(tuán)隊(duì)，以及數(shù)百萬(wàn)美元的尖端器械庫(kù)，其中包括三臺(tái)CyTOF機(jī)器、三臺(tái)單細(xì)胞RNA-seq儀器和一個(gè)MIBI平臺(tái)。她表示，這項(xiàng)技術(shù)非常昂貴，且屬于勞動(dòng)密集型，而且他們還有許多東西仍處優(yōu)化階段。她從未如此興奮，但也從來(lái)沒有那么累。

    對(duì)于許多癌癥中心來(lái)說(shuō)，這樣的投資是遙不可及的，但這些開創(chuàng)性設(shè)施的研究結(jié)果很快就會(huì)滲透到更廣泛的社區(qū)，揭示能用較便宜的技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的生物標(biāo)志物和疾病概況。諸如人類細(xì)胞圖譜（Human Cell Atlas）之類的國(guó)際合作項(xiàng)目正在整合可公開獲取的“指南”，以指導(dǎo)基于基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的數(shù)據(jù)對(duì)細(xì)胞，尤其是腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞來(lái)進(jìn)行分類。作為“泛癌癥圖譜”（Pan-Cancer Atlas）計(jì)劃的一部分，包括華盛頓州西雅圖系統(tǒng)生物學(xué)研究所（Institute for Systems Biology in Seattle）的計(jì)算生物學(xué)家Ilya Shmulevich在內(nèi)的研究人員已經(jīng)分析了超過(guò)1萬(wàn)個(gè)腫瘤標(biāo)本的免疫和腫瘤細(xì)胞組成。Shmulevich指出，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)存放在癌癥研究所（Cancer Research Institute）的iAtlas庫(kù)（一個(gè)免費(fèi)提供的數(shù)字資源，臨床研究人員可能有一天會(huì)用它來(lái)對(duì)自己的樣本進(jìn)行分類）中。

    重要的是，即使在不同的腫瘤類型中，微環(huán)境似乎也存在相當(dāng)大的共性。作為Pan-Cancer Atlas工作的一部分，Shmulevich等人根據(jù)腫瘤的免疫狀態(tài)，將代表33種不同癌癥類型的各種腫瘤分為6類。反過(guò)來(lái)，這些亞型反映了人體免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤的反應(yīng)，因此可能可以預(yù)測(cè)免疫療法的成功程度。Shmulevich的團(tuán)隊(duì)與紐約州立大學(xué)石溪分校（Stony Brook University）的計(jì)算生物學(xué)家Joel Saltz合作，隨后發(fā)現(xiàn)，可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)分析傳統(tǒng)H&E染色的結(jié)果，從而識(shí)別免疫細(xì)胞組織模式。他表示，你可以看到各種細(xì)胞的空間信息，以及T細(xì)胞的聚集狀態(tài)，或者它們與腫瘤邊緣的接近程度，這些信息現(xiàn)在能提供診斷信息，甚至可能提供預(yù)后信息，還可預(yù)測(cè)患者對(duì)治療的反應(yīng)。

    Pe'er現(xiàn)在希望技術(shù)發(fā)展的腳步能放緩，從而讓更多的科學(xué)家能迎頭趕上。她表示，她們剛開發(fā)了一堆新工具，現(xiàn)在她們需要開發(fā)更多的計(jì)算方法，從更多的隊(duì)列中收集更多的患者數(shù)據(jù)，以了解這些工具能告訴人們哪些信息。