此外，該研究發(fā)現(xiàn)了基因組微衛(wèi)星不穩(wěn)定（Microsatellite instable，MSI）和微衛(wèi)星穩(wěn)定（Microsatellite stable，MSS）病人間差異的CD4陽性T細胞新類群，并對新類群特異表達的協(xié)同刺激因子進行了功能闡釋。該項國際領(lǐng)先的開創(chuàng)性工作，為研究其他疾病中的T細胞以及開發(fā)新的治療方案提供了思路。研究結(jié)果以“Lineage tracking reveals dynamic relationships of T cells in colorectal cancer”為題發(fā)表在國際頂級雜志《Nature》雜志上。
腫瘤浸潤T淋巴細胞在腫瘤免疫治療中發(fā)揮核心作用。基于免疫檢查點（如CTLA-4，PD-1/PD-L1）開發(fā)的抑制劑藥物在多種癌癥治療中取得良好療效，然而不同類型癌癥病人的療效迥異。近期小鼠模型實驗證明腫瘤外部的T細胞可以參與系統(tǒng)性抗腫瘤免疫反應(yīng) ，不同狀態(tài)的CD8+T細胞對免疫檢查點抑制劑的治療效果差異顯著，這暗示T細胞的遷移潛能和狀態(tài)變化特性，可能對其抗擊腫瘤發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
基于單細胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究在T細胞的亞型分類和分子圖譜刻畫上取得了一系列進展，而描繪人體內(nèi)T細胞的動態(tài)變化一直是研究的難點。為攻克該研究難點，張澤民教授的研究團隊開創(chuàng)性地利用T細胞受體（TCR）作為標(biāo)簽，開發(fā)了STARTRAC系統(tǒng)性的生物信息定量分析方法，利用該方法對結(jié)直腸癌病人癌組織、癌旁組織以及外周血中鑒定的20類不同類型T細胞進行追蹤（圖2），取得了一系列新進展。研究發(fā)現(xiàn)除了腫瘤微環(huán)境外，TCR也會影響腫瘤浸潤CD8+效應(yīng)記憶T細胞（effector memory T cell）向“耗竭性T細胞 （exhausted T cell）”和效應(yīng)T細胞的轉(zhuǎn)化，該發(fā)現(xiàn)將有助于我們理解腫瘤微環(huán)境中耗竭性T細胞的來源，并為逆轉(zhuǎn)其狀態(tài)提供新的思路。
多項臨床試驗表明，MSI/dMMR（錯配修復(fù)基因缺陷）結(jié)直腸癌病人對免疫檢查點抑制劑的治療響應(yīng)顯著優(yōu)于MSS病人。以往基于組織水平的研究發(fā)現(xiàn)，這兩類結(jié)直腸癌病人有顯著的T細胞基因表達差異，如IFNG和PDCD1，推測這種差異可能來自CD8 T細胞和TH1細胞。由于技術(shù)限制，對MSI和MSS結(jié)直腸癌病人差異類群的尋找和鑒定一直沒有解決。該研究基于單細胞測序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)MSS結(jié)直腸癌病人比MSI病人顯著富集TH17細胞，而MSI病人中顯著富集一群高表達CXCL13的TH1-like細胞。值得注意的是，研究人員在結(jié)直腸癌癌組織中發(fā)現(xiàn)了兩群高表達IFNG的CD4 TH1-like細胞，只有高表達CXCL13的亞群在MSI病人中顯著富集。研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，這兩群TH1-like細胞具有不同的IFNG轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，其中BHLHE40不僅可以促進產(chǎn)生效應(yīng)性的IFN-?分子，還可以抑制產(chǎn)生抑制性的IL-10分子，提示CXCL13+ TH1-like細胞可能與免疫檢查點抑制劑的治療響應(yīng)相關(guān)。此外，該類群細胞高表達多種在腫瘤免疫中功能未知的膜表面蛋白，其中IGFLR1作為新的協(xié)同刺激因子，IGFLR1/IGFL3通路可作為潛在的藥物治療靶點。
該研究第一作者北京大學(xué)前沿交叉研究院的博士后張雷表示，目前國際上針對腫瘤微環(huán)境中T細胞的研究更多關(guān)注分類層面，想要有所突破亟需新穎的分析角度和觀念。本研究團隊經(jīng)過多次大膽嘗試，率先開發(fā)了基于TCR序列的STARTRAC系統(tǒng)性生物信息學(xué)定量分析方法，深入刻畫了T細胞在結(jié)直腸癌腫瘤微環(huán)境中的動態(tài)變化，這為進一步解析T細胞在不同結(jié)直腸癌病人間的差異奠定了堅實的基礎(chǔ)，同時為挖掘新的治療靶點提供了契機。
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