與原發(fā)性癌細(xì)胞組成相似但免疫細(xì)胞表型不同的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移乳腺癌細(xì)胞

         乳腺癌是女性最常診斷的癌癥，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是乳腺癌相關(guān)死亡的主要原因。闡明與轉(zhuǎn)移性疾病相關(guān)的腫瘤和免疫生態(tài)系統(tǒng)的變化對于提高對轉(zhuǎn)移的理解和最終治療至關(guān)重要。在這里，我們開發(fā)了一個深入的、空間分辨率的單細(xì)胞圖譜，研究了原始人類乳腺腫瘤和匹配的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移瘤中腫瘤和免疫細(xì)胞的表型多樣性，使用成像質(zhì)量細(xì)胞計數(shù)術(shù)來分析總共75個獨特的抗體靶點。盡管相同的腫瘤細(xì)胞表型通常存在于原始腫瘤和轉(zhuǎn)移部位，這表明原始腫瘤具有強大的創(chuàng)始人效應(yīng)，但它們的比例在匹配樣本之間有所不同。值得注意的是，除了大腦之外，轉(zhuǎn)移部位不影響腫瘤表型組成。轉(zhuǎn)移部位總體上表現(xiàn)出較低的免疫細(xì)胞數(shù)量，但骨髓細(xì)胞以及耗盡的細(xì)胞毒性T細(xì)胞比例較高。骨髓細(xì)胞表現(xiàn)出不同的組織特異性組成特征，并且轉(zhuǎn)移部位潛在的矩陣重塑表型的存在增加。這項對轉(zhuǎn)移性乳腺癌腫瘤和免疫細(xì)胞表型組成的分析強調(diào)了該疾病在患者體內(nèi)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移部位的不均勻性，表明骨髓細(xì)胞是可能針對這些部位的主要免疫調(diào)節(jié)劑。匹配的原始和轉(zhuǎn)移性乳腺腫瘤的多重成像分析提供了腫瘤微環(huán)境的表型和空間地圖，揭示了匹配樣本之間相似的癌細(xì)胞組成和不同的免疫學(xué)特征。本文于2025年1月發(fā)表于《Cancer Research》，IF：13.3。

研究技術(shù)路線：

研究結(jié)果：

1. 原始乳腺腫瘤和匹配轉(zhuǎn)移瘤的高度多重單細(xì)胞圖譜

         為了確定遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的獨特特征，我們在87名乳腺癌患者隊列中比較了FFPE 原發(fā)性腫瘤和匹配的骨、腦、肝臟和軟組織轉(zhuǎn)移（圖1A）。該隊列之前對B細(xì)胞和T細(xì)胞滲透以及LAG 3和PD-1的表達進行了特征。原發(fā)性腫瘤之前被歸類為腔室A（激素受體陽性、HER 2陰性和低Ki 67）、腔室B（激素受體陽性、HER 2可變和高Ki 67）、HER 2富集（HER 2陽性和激素受體陰性）和TN（激素受體陰性和HER 2陰性）亞型。

         我們使用高度多重的MHC來描述這些樣本中的腫瘤和免疫細(xì)胞表型。我們用三個抗體組對每個樣本的三個連續(xù)切片進行了染色，總共針對75種蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)磷酸化位點，重點關(guān)注腫瘤細(xì)胞、T細(xì)胞或骨髓細(xì)胞（圖1B）。我們的腫瘤細(xì)胞小組包括關(guān)鍵臨床標(biāo)志物（ER、HER 2和Ki 67）、生長相關(guān)信號途徑標(biāo)志物（p-mTOR、pRB和pS 6）、與免疫相互作用相關(guān)的標(biāo)志物（HLA-ABC和PD-L1）和關(guān)鍵譜系標(biāo)志物（CK 5、CK 14和GATA 3）。我們的兩個免疫小組包括能夠?qū)?span>CD 8+和CD 4 + T細(xì)胞亞群進行表型特征的標(biāo)記物，包括T細(xì)胞的調(diào)節(jié)狀態(tài)（FOXP 3）和耗盡狀態(tài)（例如，LAG 3、PD-1和Tim 3），并推斷骨髓細(xì)胞的功能狀態(tài)（例如，MP 9、STING和CD 38）。許多測量的標(biāo)志物已經(jīng)可以作為治療靶向，或者藥物很快就會上市。

         根據(jù)指導(dǎo)方針，基于蘇木素和伊紅染色，病理學(xué)家將原發(fā)性腫瘤切片注釋為腫瘤內(nèi)、腫瘤內(nèi)富含間質(zhì)和侵襲性邊緣區(qū)域。該數(shù)據(jù)集平均包括來自原發(fā)性腫瘤的六張圖像和來自轉(zhuǎn)移部位的兩張圖像，每個患者、每個小組。我們總共記錄了2，043張圖像（每個面板681張圖像），并檢測到每個面板超過100萬個單細(xì)胞。我們使用數(shù)據(jù)處理和單細(xì)胞分割管道分析了這些圖像，比較了由于單個圖像和部位之間絕對細(xì)胞數(shù)量的變化而導(dǎo)致的細(xì)胞類型的比例（而不是絕對）數(shù)量。為了確保防止組織特異性染色偽影，我們評估了降維圖上圖像和單細(xì)胞的聚集，并檢查了預(yù)期的染色模式。我們強調(diào)對骨樣本進行QC的需要，這對于使用MHC的制備和成像來說尤其具有挑戰(zhàn)性。

         我們使用無監(jiān)督的基于圖形的集群來識別腫瘤、免疫或間質(zhì)細(xì)胞，然后根據(jù)平均標(biāo)記物表達進行集群注釋。腫瘤細(xì)胞是組織中最常見的細(xì)胞類型（>50%的細(xì)胞），正如預(yù)期的那樣，免疫細(xì)胞是最不常見的（<15%的細(xì)胞;圖1C，代表性比例，腫瘤組）。轉(zhuǎn)移部位的免疫細(xì)胞比原發(fā)性腫瘤部位少。差異最大的是間質(zhì)細(xì)胞，肝臟樣本的比例最低（8%），骨骼樣本的比例最高（47%）。原發(fā)性腫瘤樣本的代表性圖像如圖1D所示。

Figure 1原始乳腺腫瘤和匹配轉(zhuǎn)移瘤的高度多重單細(xì)胞圖譜

2.  轉(zhuǎn)移瘤與配對原發(fā)性腫瘤具有相同的腫瘤細(xì)胞表型，但組成不同

         為了比較匹配的原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤的腫瘤細(xì)胞表型和組成，我們首先將所有腫瘤細(xì)胞分為20個表型簇（圖2A，左）。與我們之前在不同乳腺癌隊列中的工作一致，我們確定了預(yù)期的表型，例如CK 5+和CK 14+基礎(chǔ)細(xì)胞、死亡細(xì)胞、Ki 67+增生細(xì)胞、HER 2高細(xì)胞以及以GATA 3為特征的各種腔細(xì)胞表型、不同水平的E-鈣粘蛋白、細(xì)胞角蛋白（CK 7、CK 8/18/19）和激素受體表達。有趣的是，轉(zhuǎn)移性疾病診斷相對較早的患者的原發(fā)性腫瘤富含缺氧和EGFR+腫瘤表型。在所有患者中，所有20種表型均在原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位發(fā)現(xiàn)（圖2A，右）。對于大多數(shù)患者來說，在初次和轉(zhuǎn)移部位存在的腫瘤細(xì)胞表型方面存在高度重疊，但不同部位之間的比例差異很大（圖2B）。盡管匹配樣本之間的一些表型存在差異，其中增生性Ki 67 + pRB+表型富含轉(zhuǎn)移，基礎(chǔ)表型以及腔型和抗細(xì)胞死亡表型富含原發(fā)性腫瘤（圖2C），但這些表型僅代表兩種樣本類型的一小部分。因此，匹配的原代和轉(zhuǎn)移樣本顯示存在相似的腫瘤細(xì)胞表型，但不同部位的表型比例有所不同。

Figure 2轉(zhuǎn)移瘤與配對原發(fā)性腫瘤具有相同的腫瘤細(xì)胞表型，但組成不同

         我們觀察到通過對轉(zhuǎn)移樣本進行聚集可以識別出14個不同的患者組。這些組中的大多數(shù)是由幾名具有相似腫瘤表型組成的患者組成的，但也有一些是單身患者，代表表現(xiàn)出獨特特征的患者。大多數(shù)患者群體以特定的腫瘤細(xì)胞表型為主，這與之前的發(fā)現(xiàn)一致。這些患者組跨越分子亞型和轉(zhuǎn)移組織部位，差異豐度測試確定了各組中富集或耗盡的腫瘤表型（圖2D）。匹配的原代和轉(zhuǎn)移樣本之間最豐富的腫瘤細(xì)胞表型經(jīng)常不同（圖3A）。為了進一步研究這一點，我們定量比較了原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位的腫瘤表型組成。除了HER 2陽性腦樣本外，原發(fā)樣本和轉(zhuǎn)移樣本的總體表型組成相似（圖3B）。匹配樣本中的成分比較還表明，轉(zhuǎn)移樣本與匹配而不是隨機原發(fā)性腫瘤更相似，盡管可以觀察到相當(dāng)大的擴散（圖3C，左）。這進一步與匹配樣本腫瘤細(xì)胞中平均標(biāo)志物表達的弱正相關(guān)（R范圍為0.3至0.6）一致。這些分析表明，患者轉(zhuǎn)移部位的表型組成與匹配原發(fā)性腫瘤表型組成的相似程度有所不同，但匹配對的組成總體上比隨機非匹配對更相似。匹配的轉(zhuǎn)移性和原發(fā)性腫瘤樣本的組成相似性并不顯著取決于轉(zhuǎn)移部位（Kruskal-Wallis檢驗; P ? 0.141;圖3C，右），我們也通過其他相似性指標(biāo)證實了這一點。腫瘤分子亞型確實顯示出較小的影響;然而，HER 2陽性和TN亞型在匹配樣本之間表現(xiàn)出比腔亞型更高的成對相似性。與此一致，在原發(fā)性腫瘤或轉(zhuǎn)移中單獨分析的腫瘤細(xì)胞組成在相同分子亞型的樣本中再次相似，但在具有相同轉(zhuǎn)移部位的樣本中則不同。此外，腫瘤細(xì)胞的平均單細(xì)胞標(biāo)志物表達不取決于轉(zhuǎn)移部位（大腦除外）。原發(fā)性腫瘤在表型上并不比轉(zhuǎn)移樣本更不均勻，并且更不均勻的原發(fā)性腫瘤并沒有引發(fā)更不均勻的轉(zhuǎn)移。我們的腫瘤單細(xì)胞表型分析的結(jié)論獨立于我們允許的集群數(shù)量（數(shù)據(jù)未顯示），并且不會隨著不同的集群方法而發(fā)生實質(zhì)性變化。

         總之，我們的高度多重單細(xì)胞分析表明，乳腺癌患者匹配的原代和轉(zhuǎn)移樣本之間通常存在腫瘤細(xì)胞表型，但匹配樣本之間表型的比例差異很大。盡管匹配樣本的整體腫瘤細(xì)胞組成比偶然預(yù)期的更加相似，但個體患者的組成相似性各不相同。我們發(fā)現(xiàn)了一種富含轉(zhuǎn)移的單一表型，但不是轉(zhuǎn)移特有的，還有幾種富含原發(fā)性腫瘤。分子亞型（而不是轉(zhuǎn)移部位）與轉(zhuǎn)移樣本中的腫瘤細(xì)胞組成相關(guān)。最后，匹配樣本之間表型相似性的程度與轉(zhuǎn)移部位無關(guān)，這表明腫瘤細(xì)胞表型不存在位點依賴性選擇壓力。

Figure 3轉(zhuǎn)移瘤與配對原發(fā)性腫瘤具有相同的腫瘤細(xì)胞表型，但組成不同

3. 原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性免疫微環(huán)境的表型和空間圖

         為了能夠比較原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移的免疫格局，我們確定了廣泛的免疫細(xì)胞類型類別（即T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、骨髓細(xì)胞和漿細(xì)胞）使用T細(xì)胞面板數(shù)據(jù)集（圖4A）。然后我們對所有T細(xì)胞進行子集化，進行聚集僅使用T細(xì)胞相關(guān)標(biāo)記物來識別CD 4 + T輔助細(xì)胞和CD 8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞，并基于相似的表達譜將它們元聚集成功能亞型（圖4 B）。在CD 8+區(qū)室中，我們發(fā)現(xiàn)了一種耗盡的亞型（PD-1、Tim 3、LAG 3和顆粒酶B）和一種激活的亞型（CD 38、GITR和顆粒酶B）等。在CD 4+區(qū)室中，我們觀察到了兩種調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）亞型，即發(fā)育具有較低FOXP 3表達的Treg和具有GITR共表達的激活Treg，以及具有高CXCL 13和PD-1表達的T毛囊輔助細(xì)胞（Tfh）亞型。CD 4+和CD 8+區(qū)室中的TCF 7高細(xì)胞可能代表自我更新的前體T細(xì)胞。盡管我們對這些亞型的識別是基于對檢測到的標(biāo)記物的手動注釋，但當(dāng)可能使用共享標(biāo)記物進行評估時，它們與基于全基因組數(shù)據(jù)識別的表型良好一致。

         為了研究骨髓細(xì)胞表型，我們采用了類似的方法。我們根據(jù)CD 163的表達鑒定了骨髓細(xì)胞，CD 68、HLA-DR、CD 11 c和CD 16。接下來，我們僅根據(jù)骨髓相關(guān)標(biāo)志物的表達水平對骨髓細(xì)胞進行聚集（圖4C和D）。我們手動注釋了MMP 9+巨噬細(xì)胞、CREC 9A+經(jīng)典DC 1型（cDC 1）以及具有不同水平CD 204、CD 163、CD 209和CD 206的各種巨噬細(xì)胞群，表明具有免疫調(diào)節(jié)或促炎癥功能。揭示了不同口味的額外骨髓細(xì)胞，包括PD-L1+缺氧骨髓細(xì)胞亞群、免疫調(diào)節(jié)IDO+骨髓細(xì)胞和免疫抑制ARG 1+骨髓細(xì)胞。由于骨髓細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的多樣性和可塑性，我們沒有元集群這些細(xì)胞類型;我們進一步指出，對標(biāo)記物表達的任何功能解釋都可能是不完美的。

         在所有組織部位都可以檢測到廣泛的免疫細(xì)胞表型。有趣的是，晚期復(fù)發(fā)患者的Tfh細(xì)胞、B細(xì)胞和IDO+骨髓細(xì)胞富含原發(fā)性腫瘤，而早期復(fù)發(fā)患者的PD-L1+缺氧骨髓細(xì)胞。因此，我們的分析提供了匹配的原發(fā)和轉(zhuǎn)移樣本中乳腺癌腫瘤免疫微環(huán)境的高分辨率組成圖。

Figure 4 原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性免疫微環(huán)境的表型和空間圖

4. 轉(zhuǎn)移性腫瘤的免疫環(huán)境是組織依賴性的，但受原發(fā)性腫瘤的影響

         我們比較了原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移樣本中免疫微環(huán)境的組成。我們僅比較了腫瘤內(nèi)區(qū)域，因為轉(zhuǎn)移樣本主要是腫瘤內(nèi)，并且原發(fā)性腫瘤的邊緣和腫瘤內(nèi)區(qū)域之間存在免疫組成差異。原發(fā)性腫瘤在廣泛的免疫細(xì)胞類型豐度方面與轉(zhuǎn)移性樣本相似（圖5A）。然而，配對差異豐度測試顯示原發(fā)性腫瘤中B細(xì)胞和T細(xì)胞富集，轉(zhuǎn)移部位骨髓細(xì)胞富集（圖5 B），反映了轉(zhuǎn)移處骨髓細(xì)胞密度穩(wěn)定，但淋巴細(xì)胞密度相對于原發(fā)性腫瘤降低。在總體免疫細(xì)胞組成中，轉(zhuǎn)移樣本與匹配的原發(fā)性腫瘤并不比與隨機原發(fā)性腫瘤更相似（圖5C）。初發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤的T細(xì)胞亞型豐度不同（圖5D），由轉(zhuǎn)移瘤中抗原經(jīng)歷表型（耗盡的CD 8 T細(xì)胞和Tfh細(xì)胞）和細(xì)胞毒性CD 8 + T細(xì)胞相對于匹配的原發(fā)性腫瘤更高比例驅(qū)動，以及CD 7 + CD 8 T細(xì)胞和發(fā)育中的Treg表型比例較低（圖5E），也與細(xì)胞密度分析一致。

         與總體免疫組成相反，匹配樣本的T細(xì)胞亞型比隨機比較更相似（圖5 F）。同樣，根據(jù)骨髓細(xì)胞表型簇豐度將原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位分別分組（圖5G）。這是由于轉(zhuǎn)移性樣本中ARG 1+骨髓細(xì)胞、MP 9+巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等比例富集而導(dǎo)致的，而原發(fā)性腫瘤富含LAMP 3 + DC、CD 204高/CD 163低免疫調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和cDC 1（圖5 H）;再次，骨髓細(xì)胞亞型的細(xì)胞密度顯示出類似的趨勢。至于T細(xì)胞亞型，匹配樣本的骨髓細(xì)胞表型簇也比隨機預(yù)期的更加相似（圖5 I）。

         我們進一步詢問轉(zhuǎn)移性免疫微環(huán)境是否存在組織依賴性特征。原始腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤之間的差異豐度測試顯示，位點之間T細(xì)胞亞型幾乎沒有差異（圖6A）。耗盡的CD 8 T細(xì)胞在大腦、肝臟和軟組織樣本中富集，而骨骼樣本顯示CD 7 + CD 8 + T細(xì)胞耗盡。此外，腦和軟組織樣本中細(xì)胞毒性CD 8 + T細(xì)胞比例較高，轉(zhuǎn)移至肝臟和腦的原發(fā)性腫瘤中發(fā)生TMF的比例較高。盡管這些樣本中T細(xì)胞密度總體降低，但腦轉(zhuǎn)移瘤中細(xì)胞毒性和耗盡的CD 8 T細(xì)胞仍按比例增加，這與腦轉(zhuǎn)移瘤中大多數(shù)其他T細(xì)胞亞型密度較低的趨勢一致。相對于原發(fā)性腫瘤，骨轉(zhuǎn)移瘤中大多數(shù)T細(xì)胞類型的密度也大幅降低。骨髓表型簇在不同的轉(zhuǎn)移部位顯示出許多不同的表型簇的富集（圖6 B），例如，骨和腦樣本中的MMP9+巨噬細(xì)胞、腦樣本中的中性粒細(xì)胞和PD-L1+缺氧骨髓細(xì)胞的富集，而相應(yīng)的原發(fā)性腫瘤富含LAMP 3 + DC、單核細(xì)胞來源的DC和cDC 1。唯一的例外是軟組織樣本，其中匹配的轉(zhuǎn)移性和原發(fā)性腫瘤樣本之間沒有骨髓簇顯示出顯著差異。這些比例差異與不同部位骨髓細(xì)胞亞型密度的趨勢一致。無論是一般免疫細(xì)胞類型、T細(xì)胞亞型還是骨髓簇，原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移樣本之間的組成相似性都不取決于轉(zhuǎn)移組織部位（圖6C）。

Figure 5 轉(zhuǎn)移性腫瘤的免疫環(huán)境是組織依賴性的，但受原發(fā)性腫瘤的影響

         最后，我們專門研究了轉(zhuǎn)移性腫瘤中的免疫特征。組織部位之間的T細(xì)胞組成顯著差異，但組中心位置很接近（圖6D，左）。這些差異是由軟組織與腦或骨樣本之間的差異驅(qū)動的，主要由TCF 7 + CD 4 T細(xì)胞和TMF解釋（圖6D，右）。相比之下，骨髓細(xì)胞表現(xiàn)出強烈的組織依賴性組成特征（圖6 E），所有組織部位之間存在顯著差異。免疫細(xì)胞組成在骨髓細(xì)胞的分子亞型之間也顯著差異，但在T細(xì)胞區(qū)室中則沒有。此外，在對每個分子亞型轉(zhuǎn)移瘤之間的免疫細(xì)胞表型豐度和所有轉(zhuǎn)移瘤的平均豐度的成對比較中（圖6 F），腔A轉(zhuǎn)移瘤顯示Tfh、單核細(xì)胞、STING+ DC和中性粒細(xì)胞的存在與其他亞型相比顯著減少。相比之下，Her 2亞型與MMP 9+巨噬細(xì)胞相關(guān)。盡管由于每個分子亞型組內(nèi)的患者數(shù)量較少，因此應(yīng)謹(jǐn)慎解釋這些結(jié)果，但它們與先前的原發(fā)性腫瘤研究一致。我們還觀察到轉(zhuǎn)移性免疫微環(huán)境的差異，這取決于我們定義的患者組（圖2B）的腫瘤表型組成（圖6 G）。特別有趣的是，第6組患者富含免疫逃避性腫瘤表型，PD-L1缺氧和IDO+骨髓細(xì)胞也顯著富集，并且TSYS耗盡。

Figure 6 轉(zhuǎn)移性腫瘤的免疫環(huán)境是組織依賴性的，但受原發(fā)性腫瘤的影響

         總之，與匹配的原發(fā)性腫瘤相比，轉(zhuǎn)移部位的T細(xì)胞豐度降低，但Tfh和耗盡的CD 8 + T細(xì)胞的相對比例增加。骨髓細(xì)胞隔室顯示出強烈的組織特異性組成特征，在不同的轉(zhuǎn)移組織部位富含幾種不同的巨噬細(xì)胞表型。同樣，分子亞型與DC表型、Tfh、中性粒細(xì)胞和MMP9+巨噬細(xì)胞的不同豐度相關(guān)。

5. 原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤共享空間腫瘤和免疫細(xì)胞鄰域

         最后，我們在空間上對原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤中的免疫細(xì)胞亞型進行了描述。首先，我們計算了腫瘤和間質(zhì)內(nèi)T細(xì)胞和骨髓細(xì)胞亞型的相對富集度整個隊列中的每張圖像中的面具。腫瘤面具中唯一富含的T細(xì)胞亞型是CD 8+耗盡的T細(xì)胞，正如預(yù)期的那樣，因為慢性T細(xì)胞受體參與導(dǎo)致T細(xì)胞耗盡（圖7A，左）。只有少數(shù)骨髓細(xì)胞團在腫瘤面具中富集，包括PD-L1+缺氧骨髓細(xì)胞和STING+骨髓細(xì)胞（圖7A，右）。在間質(zhì)掩模中富集最高的骨髓細(xì)胞亞型也在邊緣圖像中富集。

         我們對所有圖像中的所有細(xì)胞類型進行了空間分析（即，使用所有抗體組生成）。我們使用腫瘤組中的少數(shù)標(biāo)志物來測試原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移之間相互作用的變化，這些標(biāo)志物也在免疫和間質(zhì)區(qū)室中識別關(guān)鍵細(xì)胞類型。我們觀察到細(xì)微的差異，例如，與轉(zhuǎn)移瘤相比，T細(xì)胞在原發(fā)性腫瘤中表現(xiàn)出明顯更大的避免抗細(xì)胞死亡腫瘤細(xì)胞，但總體而言，變化有限。接下來，我們測試了每個感興趣區(qū)域的細(xì)胞類型豐度顯著更高或更低的相關(guān)性。在這里，我們詢問每個小組中識別的細(xì)胞類型是否與用其他兩個小組染色的連續(xù)圖像中的其他細(xì)胞類型相關(guān)。由于分析的數(shù)據(jù)來自連續(xù)的組織切片，因此相關(guān)性報告了與圖像維度（500 μm & 500 μm）相對應(yīng)的長度尺度上的空間關(guān)系。這些分析表明，原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤相關(guān)性之間幾乎沒有顯著差異，并且我們主要檢測到不同免疫細(xì)胞類型之間的變化。值得注意的是，p53+ EGFR+腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出高度相關(guān)性（即，在原發(fā)性腫瘤中與不同的T細(xì)胞亞型占據(jù)了共同區(qū)域，但在轉(zhuǎn)移部位不占據(jù)，而許多T細(xì)胞亞群與轉(zhuǎn)移部位的ARG 1+骨髓細(xì)胞占據(jù)了共同區(qū)域，但在原發(fā)性腫瘤中不占據(jù)）。

         我們詢問轉(zhuǎn)移部位是否包含空間小生境或細(xì)胞類型的局部富集，也稱為CN，以及這些在轉(zhuǎn)移與原發(fā)性腫瘤方面是否不同。因為腫瘤細(xì)胞、T細(xì)胞和通過對連續(xù)切片染色來分析骨髓細(xì)胞，我們分別對每一個進行CN分析。我們鑒定了12種腫瘤CN，例如，CN 3具有增生性、EGFR+缺氧和CK 7+腫瘤細(xì)胞，CN 7由缺氧細(xì)胞組成，CN 8包括免疫逃避和低內(nèi)皮表型（圖7 B，左。激素受體高CN 10在相對于原發(fā)性腫瘤的多個轉(zhuǎn)移部位富集，但大腦和肝臟除外。腦轉(zhuǎn)移瘤中的CN 10被耗盡，而富含缺氧CN 7。除了大腦之外，我們在表皮CNs中觀察到了很少有特定部位的模式。

         我們的分析檢測到14種T細(xì)胞CN（圖7 B，中間），每個都包含T細(xì)胞亞型的獨特組合，例如，CN 1中產(chǎn)生CD 8和GSK的CD 8 + T細(xì)胞耗盡，CN 3中產(chǎn)生TCF 7-高CD 4+和CD 8 + T細(xì)胞，CN 4中產(chǎn)生CD 8 + T細(xì)胞激活。比較原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位之間每個T細(xì)胞CN的豐度顯示幾乎沒有差異（圖7 B，中間）。例外是CN 6（主要含有發(fā)育中的TSYS）和CN 9（CD 8+效應(yīng)細(xì)胞和CD 8 +/CD 7 + T細(xì)胞），它們的骨轉(zhuǎn)移相對于原發(fā)性腫瘤被耗盡（圖7 C，中間）?？傮w而言，T細(xì)胞的空間結(jié)構(gòu)在原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤之間相似。

         我們鑒定了9種骨髓細(xì)胞CN（圖7 B，右），其中腦轉(zhuǎn)移瘤中的CN 7被耗盡，含有DC，并富含CN 8，主要含有激活的骨髓細(xì)胞（圖7 B，右）。這些結(jié)果與腦轉(zhuǎn)移瘤中這些表型與原發(fā)性腫瘤的差異豐度一致（圖6 B），表明這些表型不僅改變了豐度，而且形成了這些樣本之間豐度也不同的空間CN。我們還觀察到，與原始組織相比，骨轉(zhuǎn)移瘤富含CN 1，含有中性粒細(xì)胞和ARG 1+骨髓細(xì)胞?？偠灾覀儗υl(fā)性和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移性腫瘤的空間分析顯示，兩個腫瘤部位的空間組織總體相似，但特定局部社區(qū)的豐富程度存在差異。

Figure 7 原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤共享空間腫瘤和免疫細(xì)胞鄰域

研究結(jié)論：

         總而言之，我們以前所未有的詳細(xì)程度和單細(xì)胞分辨率檢查了匹配的原始和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移性乳腺腫瘤樣本中的腫瘤和免疫細(xì)胞表型組成。我們證明了患者中轉(zhuǎn)移性疾病的多樣性，并確定骨髓細(xì)胞是轉(zhuǎn)移部位的主要免疫調(diào)節(jié)劑，這表明它們可能是轉(zhuǎn)移特異性治療的潛在目標(biāo)。我們的數(shù)據(jù)集提供了一個獨特的資源來比較乳腺癌的原始腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤。

研究方法：

         組裝組織芯片，抗體面板，抗體染色，使用 IMC 采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)預(yù)處理和細(xì)胞分割，腫瘤-瘤體掩膜，R 中的數(shù)據(jù)分析，腫瘤、髓系和 T 細(xì)胞聚類方法，數(shù)據(jù)可視化，豐度差異分析，成對距離和表型相似性計算，用于評估組織位點相似性的 PERMANOVA，跨面板細(xì)胞類型的相關(guān)性分析，細(xì)胞鄰域分析，統(tǒng)計設(shè)計。

參考文獻：

         Laura Kuett, Alina Bollhagen, Sandra Tietscher, Bettina Sobottka, Nils Eling, Zsuzsanna Varga, Holger Moch, Natalie de Souza, Bernd Bodenmiller; Distant Metastases of Breast Cancer Resemble Primary Tumors in Cancer Cell Composition but Differ in Immune Cell Phenotypes. Cancer Res 1 January 2025; 85 (1): 15-31. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-24-1211