单细胞技术识别并验证非小细胞肺癌中的人循环Treg亚型/状态Tregfci

Single-cell identifies and validates human circulating Treg subtype/state Tregfci in non-small cell lung cancer.

作者信息Xuanqi Liu, Yifei Liu, Wanxin Duan, Jianming Weng, Hao Dai, Fangming Liu, Lingyan Wang, Mengjia Qian, Bijun Zhu, Shuyao Wu, Youqiong Ye, Muhan Yuan, Shaojun Hong, Mingjie Wang, Yunfeng Cheng, Tianxiang Chen, Duojiao Wu, Yuanlin Song, Xiangdong Wang
PMID42230551
发布时间2026-06-03
DOI10.1038/s41392-026-02677-6

实验完整度

高

包含scRNA-seq、Stereo-seq、流式、多重免疫组化、体外敲低/敲除、类器官及ETS1-cKO小鼠模型等多层验证。

主要模型

NSCLC患者外周血和肺组织样本 人T细胞系Tfci及A549、HBE等细胞系 自体人源化NSCLC类器官模型 Ets1flox/floxFOXP3-Cre条件敲除小鼠LLC肺癌模型

重点核对

Tregfci定义:FOXP3+CTLA4+IL2RA+(3g-Tregfci),部分分析使用5g-Tregfci(CD4+CD45+FOXP3+CTLA4+IL2RA+) Tregfci在术前血和NSCLC组织中富集,术后血中减少或缺失 流式细胞术验证:健康对照N=19,NSCLC患者N=18(3g-Tregfci)或N=102(5g-Tregfci) ETS1敲低/敲除影响FOXP3、CTLA4、IL2RA表达及线粒体-内质网接触位点 Ets1flox/floxFOXP3-Cre小鼠LLC模型中脾脏Tregfci比例显著降低(n=6/组)

摘要

调节性T细胞(Treg)在肺癌中发挥免疫抑制作用,是肿瘤免疫学的关键生物标志物。本研究利用scRNA-seq和Stereo-seq,旨在识别非小细胞肺癌(NSCLC)中一种新的循环Treg亚型。我们开发了一种区域重叠表达率(rOER)系统,结合细胞身份标记基因组合(ciMGPs),以量化T细胞亚型在术前/术后血液、31种疾病和17个器官中的特异性。我们识别出一种Treg亚型(Tregfci,FOXP3+CTLA4+IL2RA+),并在空间化、时间化、疾病和预后方面验证了其疾病、器官和时间特异性特征。Tregfci在术前血液和NSCLC组织中显著富集,但在术后明显减少或缺失。空间转录组和多重免疫染色显示,Tregfci主要定位于NSCLC与正常组织的交界处以及特定的微生态位中。ETS原癌基因1(ETS1)在Tregfci中上调,并通过敲低和敲除实验得到证实。ETS1通过癌细胞衍生的趋化作用促进Tregfci从循环迁移至肿瘤组织。研究发现,ETS1与Tregfci ciMGPs之间以及细胞内细胞器之间的相互作用可调节代谢和线粒体功能。这些发现强调了Tregfci在理解Treg维持全身与局部免疫生态系统平衡的分子机制中的重要性。ETS1对Tregfci转录组和代谢谱的调控在用ETS1抑制剂处理的人PBMCs和ETS1-cKO小鼠的肺组织中得到证实。此外,Tregfci和ETS1代表了T细胞的独特分子特征,并可能成为肺癌临床干预的潜在治疗靶点。

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
旨在建立基于rOER的ciMGPs评估体系,识别并验证NSCLC中新的循环Treg亚型及其临床和生物学意义。
核心机制
ETS1在Tregfci中上调,通过癌细胞衍生的趋化作用促进Tregfci从循环迁移至肿瘤组织,并通过与ciMGPs及细胞器互作调节代谢和线粒体功能。
主要证据
scRNA-seq和Stereo-seq识别Tregfci并验证其空间分布;流式和多重免疫组化确认蛋白表达;敲低/敲除实验证实ETS1对Tregfci表型和功能的调控;ETS1-cKO小鼠和ETS1抑制剂处理的人PBMCs验证转录组和代谢重编程。
研究意义
Tregfci和ETS1代表T细胞的独特分子特征,可能成为肺癌临床干预的潜在治疗靶点,并为理解Treg维持免疫生态系统平衡提供新视角。

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

rOER体系建立与ciMGPs筛选

建立量化T细胞亚型ciMGPs特异性的评估系统。

从自有数据和公共数据库收集约300个候选ciMGPs,经去重和标准化后保留170–262个,基于Box-Whisker原理计算rOER,将ciMGPs分为ss-、sa-、sr-ciMGPs。

2

NSCLC特异性T细胞ciMGPs识别

识别NSCLC相关T细胞亚型ciMGPs。

对NSCLC患者术前/术后外周血及肿瘤/癌旁肺组织进行scRNA-seq,比较ciMGPs存在频率和rOER分类。

3

Tregfci疾病、器官和时间特异性验证

验证Tregfci在NSCLC中的特异性及临床相关性。

比较Tregfci在31种疾病、17个器官/组织及术前术后血中的分布;利用Kaplan-Meier分析预后;流式细胞术检测健康对照和NSCLC患者外周血Tregfci频率。

4

Tregfci空间分布验证

明确Tregfci在NSCLC组织中的空间定位。

对NSCLC和癌旁组织进行Stereo-seq和HE染色,结合多重免疫组化检测FOXP3、CTLA4、IL2RA。

5

Tregfci功能与机制研究

探究Tregfci ciMGPs及ETS1对T细胞功能、代谢和迁移的调控。

利用慢病毒shRNA敲低FOXP3、CTLA4、IL2RA(单独或联合),与A549或HBE共培养,检测增殖、凋亡、细胞因子、ROS、钙离子、线粒体呼吸和MERC;敲低或过表达ETS1,检测Tregfci ciMGPs表达及MERC。

6

体内验证ETS1功能

在体内验证ETS1对Tregfci的调控。

构建Ets1flox/floxFOXP3-Cre条件敲除小鼠,皮下接种LLC细胞,流式检测WBC、脾和肺组织中Tregfci频率;对小鼠血液和肺组织进行scRNA-seq和代谢组学。

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
EDTA真空采血管BD Biosciences--
1×红细胞裂解液eBioscience00-4333-57
IV型胶原酶SigmaC5138
DNase ISigma--
70微米细胞筛网CorningFAL352350
流式细胞术缓冲液BD Biosciences554656
STOmics基因表达试剂盒-S1BGI1000028493
RNeasy微型试剂盒QIAGEN--
BD Rhapsody单细胞系统BD Biosciences--
NovaSeq 6000测序系统Illumina--
S1试剂盒v1.5Illumina--
抗FOXP3抗体Xiamen Zhiwei Electronic and Pharmaceutical Co., Ltd.AB3199
抗IL2RA抗体Xiamen Zhiwei Electronic and Pharmaceutical Co., Ltd.AB2709
抗CTLA4抗体Xiamen Zhiwei Electronic and Pharmaceutical Co., Ltd.AB3659
抗ETS1抗体Xiamen Zhiwei Electronic and Pharmaceutical Co., Ltd.AB3669
EnVision检测试剂盒Agilent DAKO--
抗ETS1抗体Abclonal--
Cy3标记抗体Beyotime--
DAPIThermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
抗caspase3抗体AbclonalA0214
抗 cleaved caspase 3抗体Proteintech25128-1-AP
抗Bax抗体AbclonalA19684
抗Bcl2抗体AbclonalA19693
抗GAPDH抗体AbclonalA19056
抗IL4抗体AbclonalA23277
抗IL10抗体AbclonalA12255
抗CD73抗体AbclonalA25914
抗CD29抗体AbclonalA23497
抗CD69抗体AbclonalA26620
抗CD223抗体AbclonalA2996
ECL Plus化学发光试剂盒BeyotimeP0018S
通用RNA纯化试剂盒eBiosciencesEZB-RN4
PrimeScript逆转录预混液TakaraRR036A
TB Green预混Ex TaqTakaraRR420A
FVS510活/死细胞染料BD Biosciences564406
FITC标记抗CD3抗体BD Biosciences555339
APC标记抗CD4抗体BD Biosciences555349
PE标记抗CD25抗体BD Biosciences555432
BV421标记抗CD127抗体BD Biosciences562436
APC-Cy7标记抗CD45抗体BD Biosciences557833
PE-Cy7标记抗CTLA4抗体BD Biosciences567341
AF647标记抗FOXP3抗体BioLegend560045
BD Cytofix/Cytoperm固定透化试剂盒BD Biosciences--
FOXP3/转录因子染色缓冲液套装eBioscience00-5523-00
RPMI 1640培养基Keygen BioKGM31800-500
胎牛血清HycloneSH30084.03
Transwell小室(0.4微米孔径)Corning--
Lipofectamine 2000Thermo Fisher Scientific--
QuickTiter慢病毒滴度试剂盒Cell Biolabs--
PolybreneGeneChem--
嘌呤霉素BeyotimeST551
CCK-8试剂KeygenKGA317
结晶紫Beyotime Institute of BiotechnologyKGA317
Alexa Fluor 488/annexin V/PI细胞凋亡试剂盒Beyotime--
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033
Fluo-4钙离子检测试剂盒BeyotimeS1061S
MitoTracker深红染料Yeasen40743ES50
Hoechst 33342Beyotime--
Seahorse XF96细胞外流量分析仪Seahorse Bioscience--
寡霉素----
FCCP----
Ficoll分离液Axis-Shield/Alere Technologies AS1114546
TK216ShangHai Caerulum Pharma Discovery Co., Ltd.HY-122903
0.25%胰蛋白酶Thermo Fisher25200-072
DNase ISigma11284932001
ABcellar单细胞芯片套装ABclonalRK30150
ABcellar单细胞封装仪ABclonalAI50001
ABcellar单细胞3' RNA-seq文库构建试剂盒ABclonalRK20390
ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱Waters--
Vanquish超高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Exploris 120质谱仪Thermo Fisher Scientific--

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
rOER体系建立
健康个体样本量n=31,rOER cutoff值设定为每样本ciMGPs总数的10%并据亚型数调整;敏感性>70%、假阳性率<25%、重复性>60%
阅读提示:Results 'Selection of rOER-based Ts/s ciMGPs'及Supplementary Sections 6–7
NSCLC患者scRNA-seq
患者年龄47–78岁,分期I–III;术前/术后血及肿瘤/癌旁组织样本量;scRNA-seq分析122,747个T细胞;测序深度约50,000 reads/细胞
阅读提示:Methods 'Study populations'、'Blood and tissue preparations for scRNA-seq'及Results 'Identification of NSCLC-specific T cell ciMGPs'
Tregfci流式验证
健康对照N=19,NSCLC患者N=18(3g-Tregfci)或N=102(5g-Tregfci);抗体克隆号及染色方案;门控策略
阅读提示:Results 'Validation of selected target Tregfci'及Methods 'Flow cytometry assay'
Tregfci功能敲低实验
shRNA序列;MOI 10–20;嘌呤霉素3 μg/mL筛选5–7天;PHA刺激浓度及时间;共培养比例1:1至1:10,24 h
阅读提示:Methods 'Construction of stable multi-gene knockdown'、'Co-culture assay'及Supplementary Section 10–11
ETS1-cKO小鼠体内实验
小鼠6–8周龄雌性,n=6–8/组;LLC细胞1×10^6皮下接种;肿瘤监测约30天;流式检测WBC、脾、肺Tregfci频率
阅读提示:Methods 'Construction of Treg-specific Ets1-deficient mice'及Supplementary Fig. 6d–e
ETS1抑制剂处理人PBMC
TK216浓度0.25 μM处理24 h;健康志愿者n=22(scRNA-seq n=11/组)
阅读提示:Methods 'ETS1 roles in human and mouse Tregfci'