髓外骨髓瘤肿瘤微环境中T细胞和NK细胞的组成与功能状态

Composition and functional state of T and NK cells in the extramedullary myeloma tumor microenvironment

作者信息Anjana Anilkumar Sithara, Veronika Kapustova, David Zihala, Ondrej Venglar, Daniel Bilek, Moutaz Helal, Mara John, Eva Radova, Lucie Broskevicova, Jan Vrana, Gabriela Havlova, Ludmila Muronova, Tereza Popkova, Jana Mihalyova, Hana Plonkova, Serafim Nenarokov, Kamlesh Bisht, Hongfang Wang, Helgi Van de Velde, Sandra Charvatova, Ivo Demel, Michal Kascak, Milan Navratil, Martin Havel, Juli Bago, Michal Simicek, Angela Riedel, Leo Rasche, Tereza Sevcikova, Ola Landgren, Roman Hájek, Tomas Jelinek
PMID41236394
发布时间2025-11-14
DOI10.1158/2643-3230.BCD-25-0170

实验完整度

包含单细胞RNA测序、流式细胞术、空间转录组学等多技术分析,并利用配对样本、功能评分及细胞互作分析,证据层级多样。

主要模型

EMM肿瘤组织样本 EMM患者骨髓配对样本 RRMM患者骨髓样本

重点核对

EMM肿瘤与配对骨髓样本的配对关系 CD8+ T细胞耗竭评分和细胞毒性评分的计算方法 CD16− NK细胞比例及KLRC1(NKG2A)表达 PD-1在T细胞上的表达比例 HLA-I类分子(HLA-A/B/C)在肿瘤细胞上的表达

摘要

髓外多发性骨髓瘤(EMM)是多发性骨髓瘤的一种高风险特征,与对包括现代免疫疗法在内的治疗耐药性增加和生存期缩短相关。EMM肿瘤微环境(TME)中免疫细胞的组成和功能状态仍知之甚少。通过单细胞RNA测序、流式细胞术和空间转录组学,我们揭示了EMM TME与多发性骨髓瘤骨髓(BM)相比的显著差异。T细胞和NK细胞被证实是EMM TME中最丰富的免疫亚群。与BM对应物相比,我们发现这些肿瘤的效应细胞与肿瘤细胞比率显著降低,CD4+ T细胞数量显著减少,并且调节性CD16− NK细胞的比例增加。我们在约一半的EMM肿瘤中观察到高比例的耗竭、肿瘤反应性CD8+ T细胞。此外,我们确定了免疫检查点的表达升高,例如CD8+ T细胞上的PD-1和CD16− NK细胞上的KLRC1(NKG2A)。意义:本研究描述了EMM病变和多发性骨髓瘤患者配对BM中的TME,揭示了EMM肿瘤中细胞毒性较低的CD16− NK细胞比例较高,并表明直接的细胞间相互作用可能是在这些肿瘤亚群中观察到的CD8+ T细胞耗竭的基础。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
EMM肿瘤微环境中免疫细胞的组成和功能状态与骨髓微环境相比有何差异?
核心机制
EMM肿瘤中CD8+ T细胞的耗竭可能由肿瘤细胞与T细胞之间的直接细胞间相互作用驱动,表现为HLA-I类分子表达升高和T细胞耗竭。
主要证据
基于scRNA-seq、流式细胞术和空间转录组学,发现EMM肿瘤中CD8+ T细胞耗竭评分升高、细胞毒性评分降低,且CD16− NK细胞比例增加并高表达KLRC1。
研究意义
本研究为理解EMM免疫抑制微环境提供了基础,可能有助于指导未来针对EMM的免疫治疗策略,如PD-1和KLRC1阻断。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者样本收集与临床特征分析

收集EMM肿瘤、配对骨髓及RRMM骨髓样本,描述队列特征并比较组间差异。

收集2018-2024年间EMM肿瘤、EMM骨髓及RRMM骨髓样本,记录临床特征和治疗方法,并进行细胞学和LDH检测。

2

单细胞转录组图谱构建

描绘EMM肿瘤和骨髓微环境中细胞组成及其差异。

对样本进行scRNA-seq,经过质控、整合和注释,分析细胞类型比例和基因表达。

3

T细胞和NK细胞亚群分析

鉴定T/NK细胞亚群并比较其功能状态。

对T/NK细胞进行无监督聚类,鉴定14个亚群,并计算细胞毒性、耗竭和新生抗原反应性评分。

4

CD8+ T细胞耗竭和细胞毒性评估

比较EMM肿瘤与骨髓中CD8+ T细胞的功能状态。

通过scRNA-seq和流式细胞术评估CD8+ T细胞耗竭、细胞毒性及PD-1表达,并进行细胞间通讯分析。

5

NK细胞亚群分析

比较EMM肿瘤与骨髓中NK细胞亚群的分布和功能。

分析NK细胞亚群(CD16−和CD16+),评估其细胞周期状态和KLRC1表达。

6

空间转录组验证

在独立队列中验证EMM肿瘤中CD16− NK细胞的富集及其空间分布。

使用空间转录组数据(Visium)和Cell2location估计细胞类型丰度。

7

骨髓微环境差异分析

比较EMM患者骨髓与RRMM患者骨髓的免疫组成差异。

分析EMM_BM和RRMM_BM的细胞比例、T细胞亚群及B细胞等。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
100 μm细胞筛VWR International s.r.o.732-2759
EDTA抗凝管SARSTEDT AG & Co.01.1605.001
氯化铵VWR International s.r.o.21236.267
碳酸氢钾VWR International s.r.o.0889-1KG
EDTA溶液Sigma-Aldrich s.r.o.E9884
磷酸盐缓冲液Sigma-Aldrich s.r.o.P5119
牛血清白蛋白Sigma-Aldrich s.r.o.05470
BD FACSAria III流式细胞分选仪BD BiosciencesRRID:SCR_016695
CD138-APC抗体BioLegend356505
Chromium控制器10x GenomicsRRID:SCR_023672
Chromium Next GEM单细胞3' RNA试剂盒v3.110x Genomics1000269
Atellica CH乳酸脱氢酶L-P检测试剂盒Siemens1197594
CD38多表位FITC抗体CytognosCYT-38F2
CD56 PE抗体CytognosCYT-56PE
CD45 PerCP-Cy5.5抗体BioLegend304028
CD19 PE-Cy7抗体Beckman CoulterIM3628
CD117 APC抗体BD Biosciences333233
CD81 APC-C750抗体CytognosCYT-81AC750
CD138 BV421抗体BD Biosciences562935
CD27 BV510抗体BioLegend302835
CD27 FITC抗体BD Biosciences654664
CD197 PE抗体Invitrogen12-1979-42
CD3 PerCP-Cy5.5抗体BD Biosciences340948
CD45RO PE-Cy7抗体BD Biosciences649452
CD45RA APC抗体BD Biosciences550855
CD8 APC-H7抗体BD Biosciences641409
CD4 PB抗体EXBIOPB-359-T025
CD45 PO抗体EXBIOPO-684-T025
CD8 FITC抗体BD Biosciences340692
sIgLambda F(ab')2 FITC抗体BD Biosciences332788
sIgKappa PE抗体BD Biosciences347246
CD5 PerCP-Cy5.5抗体BD Biosciences341099
TCRγδ PE-Cy7抗体BD Biosciences655410
CD3 APC抗体BD Biosciences340661
CD38 APC-H7抗体BD Biosciences656646
CD20 PB抗体EXBIOPB-638-T025
CD127 BV421抗体BD Biosciences562436
CD25 PE抗体BD Biosciences341009
CD4 PerCP-Cy5.5抗体BD Biosciences341653
CD56 PE抗体 (N901)Beckman CoulterIM2073U
CD3 PerCP-Cy5.5抗体 (UCHT1)Beckman CoulterB49203
CD57 PE-Cy7抗体BioLegend393309
NKG2A APC抗体Beckman CoulterA60797
CD16 APC-AF750抗体Beckman CoulterB49184
SLAMF7 BV421抗体BD Biosciences750819
CD45 Krome Orange抗体Beckman CoulterB36294
PD-1 AF488抗体EXBIO1F-176-T100
NKp46 APC抗体Sony Biotechnology2259585
KIR2DL1 BV421抗体BD Biosciences564318
FACSCanto II流式细胞仪Becton Dickinson Biosciences--
流式细胞仪校准与设置微球BD Biosciences656505
SPHERO彩虹校准颗粒SpherotechRCP-30-5A

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本收集
样本类型(EMM肿瘤、EMM_BM、RRMM_BM)、样本数量、配对关系、临床特征
阅读提示:Methods: Patients and Data Collection; Supplementary Tables S1-S6
单细胞RNA测序
建库试剂盒版本、细胞数量、测序平台、测序深度(平均reads/细胞)、质控标准(线粒体基因比例等)
阅读提示:Methods: scRNA-Seq; scRNA-Seq Data Analysis: Preprocessing
T细胞功能评分
细胞毒性评分基因集、耗竭评分基因集、新生抗原反应性评分基因集、评分计算方法(score_genes vs ssGSEA)
阅读提示:Methods: scRNA-Seq Data Analysis: Preprocessing
流式细胞术
抗体克隆号、荧光标记、抗体组合、样本处理步骤(染色时间、温度)、门控策略
阅读提示:Methods: FCM Analysis; Supplementary Figures S16-S18
空间转录组
Visium平台、细胞类型丰度估计方法(Cell2location)、参数(训练轮数、每个spot细胞数)
阅读提示:Methods: Spatial Data Analysis