单细胞和空间转录组学揭示自然杀伤/T细胞淋巴瘤的瘤内异质性和免疫逃逸

Single-cell and spatial transcriptomics reveal intratumor heterogeneity and immune evasion in natural killer/T cell lymphoma.

作者信息Shuyun Ma, Biaojie Huang, Jiahui Wang, Ru Lv, Dan-Ling Dai, Qian Zhong, Yi Xia, Panpan Liu, Youqiong Ye, Kui Wu, Shichen Dong, Jun Cai, Qihua Zou, Yuchen Zhang, Lirong Li, Guibo Li, Wenlong Zhong, Lei Wang, Qingqing Cai
PMID41142990
期刊iScience
发布时间2025-09-22
DOI10.1016/j.isci.2025.113626

实验完整度

高

包含单细胞RNA测序、空间转录组、WES、细胞系实验、异种移植模型及功能验证(FABP5过表达/敲低/抑制剂)与机制验证(Co-IP)

主要模型

NKTCL患者肿瘤组织(13例) 非恶性鼻咽组织对照(7例) YT和NKYS细胞系 BALB/c裸鼠YT细胞异种移植模型

重点核对

单细胞RNA测序样本量:10例原发NKTCL及2例配对治疗后样本,对照7例非恶性鼻咽组织 FABP5抑制剂SBFI-26体外浓度:50 μM或100 μM;体内剂量:4 mg/kg每日腹腔注射,持续14天 YT细胞过表达FABP5或对照,转染后48小时检测 FABP5敲低使用两条独立siRNA(si-FABP5#1和si-FABP5#2),转染后48小时检测 Co-IP使用HEK293T细胞共转染Flag-FABP5和HA-c-Myc,48小时后用抗Flag磁珠免疫沉淀

摘要

自然杀伤/T细胞淋巴瘤(NKTCL)是一种与EB病毒相关的高度侵袭性非霍奇金淋巴瘤亚型。然而,瘤内异质性及肿瘤微环境(TME)内的相互作用仍未被充分了解。在此,我们利用单细胞和空间转录组学分析NKTCL患者的组织,鉴定出五个具有不同功能通路、分化轨迹和空间分布的恶性元程序(MPs)。值得注意的是,MP3亚群出现在肿瘤分化的早期阶段,其特征是MYC信号通路的过度激活并与不良预后相关。有趣的是,脂肪酸结合蛋白5(FABP5)的药理学抑制导致c-Myc下调,并在体外和体内显著损害肿瘤生长。此外,配体-受体相互作用分析揭示肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)可能促进免疫逃逸并在TME中抑制T细胞活性。总之,我们的发现阐明了NKTCL的细胞异质性和免疫景观,为治疗干预提供了潜在靶点。

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
NKTCL的瘤内异质性、空间架构以及肿瘤微环境中恶性细胞与免疫细胞的相互作用如何?
核心机制
FABP5通过稳定c-Myc蛋白正调控MYC信号通路,促进NKTCL细胞增殖;肿瘤相关巨噬细胞(特别是APOE+巨噬细胞)可能通过SIRPα-CD47等配体-受体相互作用抑制T细胞活性并促进免疫逃逸。
主要证据
单细胞RNA测序鉴定出五种恶性元程序,MP3亚群富集MYC靶基因和脂肪酸代谢且与不良预后相关;FABP5过表达促进YT细胞增殖,SBFI-26抑制细胞生长并下调c-Myc,在YT异种移植模型中抑制肿瘤生长;Co-IP显示FABP5与c-Myc物理结合;空间转录组显示MP3肿瘤细胞与APOE+巨噬细胞空间共定位,配体-受体分析提示SIRPα-CD47和CCL5-CCR1等相互作用。
研究意义
阐明了NKTCL的细胞异质性和免疫景观,提示FABP5作为MYC驱动NKTCL的潜在治疗靶点,并揭示巨噬细胞介导的免疫逃逸是TME的关键特征,为分子和免疫治疗干预提供基础。

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

单细胞转录组图谱构建与细胞分群

表征NKTCL肿瘤与对照组织的细胞组成和异质性

对NKTCL患者肿瘤组织及非恶性鼻咽组织对照进行单细胞RNA测序,质控后保留96369个细胞,基于经典标记基因鉴定八种主要细胞类型及增殖细胞。

2

恶性细胞鉴定与瘤内异质性分析

区分恶性与非恶性细胞并解析恶性细胞的表达程序

利用inferCNV从转录组数据推断染色体拷贝数变异以定义恶性细胞,对7例含丰富恶性细胞的肿瘤应用cNMF鉴定37个瘤内程序并聚类为5个元程序(MP1-MP5),进行通路富集和预后关联分析。

3

分化轨迹与FABP5功能验证

探究恶性细胞分化状态及FABP5在NKTCL细胞增殖和MYC信号中的作用

使用monocle2和CytoTRACE分析恶性细胞分化轨迹;在YT细胞中过表达FABP5或使用SBFI-26抑制FABP5,通过CCK-8检测增殖;通过Western blot和Co-IP检测c-Myc表达及FABP5-c-Myc相互作用。

4

体内异种移植模型验证

评估FABP5抑制对NKTCL肿瘤生长的影响

将YT细胞皮下注射至BALB/c裸鼠建立异种移植瘤,每日腹腔注射SBFI-26或玉米油对照,监测肿瘤体积和重量,并进行Ki67、cleaved Caspase-3和c-Myc免疫组化染色。

5

空间转录组与细胞邻域分析

解析恶性细胞与免疫细胞的空间分布和相互作用

对3例原发NKTCL样本进行Stereo-seq空间转录组分析,使用SPOTlight解卷积bin50 spot的细胞类型组成,进行细胞邻域(CN)分析和配体-受体相互作用分析。

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
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific31870082
IMDM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
SBFI-26SelleckS9957; CAS:1541209-75-9
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Thermo Fisher Scientific13778150
兔单克隆抗FABP5抗体Abcamab255276
鼠单克隆抗c-Myc抗体Thermo Fisher ScientificMA1-16637
兔单克隆抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
兔单克隆抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
抗Ki67抗体ZSGB BioZM-0167
兔多克隆抗cleaved Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
抗FLAG® M2磁珠Sigma-AldrichM8823
IP裂解液BeyotimeP0013
RIPA裂解液(10×)Millipore20-188
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Thermo Fisher Scientific78441
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23227
Cell Counting Kit-8细胞增殖检测试剂盒APExBIOK1018
Chromium Next GEM单细胞3' GEM、文库和凝胶珠试剂盒v3.110X Genomics1000121
DNeasy血液和组织试剂盒Qiagen69504
人全外显子1.0试剂盒ShbioShY1001B
Stereo-seq芯片v1.2BGI Shenzhen201ST114
玉米油----
白细胞介素-2----
青霉素/链霉素----

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
单细胞RNA测序
样本来源:13例NKTCL患者(10例原发,2例配对治疗后),对照7例非恶性鼻咽组织;质控标准:基因数>700,UMI>1000,线粒体基因比例<20%;测序深度>33000 reads/细胞
阅读提示:STAR Methods中Single-cell RNA sequencing小节;Table S1
空间转录组分析
样本:3例原发NKTCL;bin大小:50×50 DNB bins(25 μm直径);质控后保留27129个spot;解卷积软件:SPOTlight v1.5.1
阅读提示:STAR Methods中Spatial transcriptomics小节;Figure 5
FABP5体外功能实验
细胞系:YT和NKYS;SBFI-26浓度:50 μM或100 μM;过表达/敲低后检测时间:48小时;siRNA序列见Key Resources Table
阅读提示:STAR Methods中Cell proliferation assay、FABP5 knockdown and overexpression小节;Figure 3
体内异种移植实验
小鼠:雌性BALB/c裸鼠4-5周龄,18-20 g;细胞接种量:1×10^7 YT细胞/只;给药:SBFI-26 4 mg/kg每日腹腔注射,持续14天;分组n=5/组;对照:玉米油
阅读提示:STAR Methods中Xenograft tumor model小节;Figure 3C
Co-IP实验
细胞:HEK293T;质粒:pCAGGS-CMV-FABP5-FLAG和pCAGGS-CMV-c-Myc-HA共转染;转染试剂Lipofectamine RNAiMAX;48小时后裂解;免疫沉淀:抗Flag磁珠(Sigma-Aldrich M8823)
阅读提示:STAR Methods中Co-immunoprecipitation (Co-IP)小节;Figure 3G