ixxmu
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1 year ago EICD || 刻画肿瘤与免疫细胞之间的紧张局势 by 生信菜鸟团
跟着运来兄搭建自己的生物信息小书房。趁年轻，读几本硬书，到老了慢慢反刍。
2022年，文章Turning cold tumors hot: from molecular mechanisms to clinical applications提出效应免疫细胞布控（effector immune cell deployment，EICD）的概念，是指效应免疫细胞在淋巴结、外周血和肿瘤微环境中的启动、激活、循环、募集、浸润和生存。其中，效应免疫细胞包括适应性免疫的T淋巴细胞和天然免疫的NK淋巴细胞，它们各司其职，联手对肿瘤细胞布下“天罗地网”。
可以看出效应免疫细胞布控是用联系的、生态的观点来看待免疫细胞和肿瘤细胞之间的关系。在文章中，作者也将之前讨论的肿瘤冷热做出了更为精细的描述。在传统的概念中，“冷肿瘤”表现为肿瘤中较少或者没有T细胞的浸润；阈值对应，富含T细胞浸润的“热肿瘤”对免疫治疗敏感，具有较好的预后和生存。而肿瘤微环境其实是动态的不是单纯地表现为细胞类型的多寡。
那么，描述肿瘤微环境的变化在我们单细胞生物信息中有哪些工具可以用呢？
首先要说明的是单细胞技术让我们对肿瘤微环境的认识拉到了单个细胞的水平，这个分辨率和通量是史无前例的。单细胞多组学技术使得我们可以全面刻画静态或动态的肿瘤微环境，最为常见的单细胞方法是：单细胞转录组测序与单细胞免疫组测序。这两个组学可以刻画肿瘤微环境的细胞类型与免疫细胞的克隆多样性。借助生物信息学手段就可以描述免疫细胞”排兵布阵“与肿瘤细胞”暗度陈仓“的过程。
在单细胞数据科学框架内，描述细胞之间动态关系常用的方法有是轨迹推断和细胞通讯。在这里，我们埋下一个问题：我们通常讲的轨迹推断(trajectory analysis)方法往往是在发育生物学的框架下开发的，它能直接用于描述肿瘤细胞的迁移侵袭(metastatic )吗?
在我们还在思考轨迹推断与迁移侵袭是不是一回事的时候，谱系追踪(Lineage tracking)又映入眼帘了。可见，我们是提出了一个好问题，打开一片值得我们思考的天地。
我们应该还记得STARTRAC这个可以描述T细胞在组织内分布变化的生物信息工具，它便是在谱系追踪的框架下实现的。STARTRAC为全面剖析结癌中的T细胞特性提供了强有力的方法，并可以为癌症中T细胞的动态关系提供见解。当我第一次听到效应免疫细胞布控这个概念的时候，首先映入脑海的便是STARTRAC。
卖完关子，我们再来聊聊单细胞测序里的轨迹推断与肿瘤细胞的侵袭转移。结论先行，还真有这样用的，先上案例，在下面的图中我们清楚地看出来在经典的monocle2的轨迹上映射了原发和迁徙的肿瘤，而且也比较符合拟时序的结果。
其实早在2018年的文章Single-Cell Transcriptomics Meets Lineage Tracing单细胞新兴的这各拟时序的概念就被纳入谱系追踪的框架之内。重建组织或生物体内细胞之间的谱系关系是生物学的一个长期目标。传统上，谱系追踪是通过(基因)标记一个细胞，然后追踪其后代来实现的。在这篇综述中，作者讨论了基于转录组的谱系轨迹预测算法、单细胞遗传谱系追踪，以及这些技术在干细胞和癌症研究中的应用前景。
为了刻画出肿瘤细胞与免疫细胞之间的紧张局势，在简单聊完免疫细胞的布控、肿瘤细胞的侵袭转移之后，我们来聊一下组织驻留的免疫细胞(Tissue-Resident Immune Cells in Humans)。组织常驻免疫细胞存在于多种人体组织中，包括髓系和淋巴系细胞，在免疫应答的各个阶段发挥不可或缺的作用，从维持内环境稳定到应对感染挑战，再到炎症消退和组织修复。在人类中，研究组织中的免疫细胞和应答具有挑战性，但采样和高维分析方面的最新进展使我们对组织驻留免疫细胞的个体发生、维持和功能作用有了新的认识。每个组织都含有一种特定的常驻免疫细胞补体。此外，每个谱系的常驻免疫细胞具有共同的核心特性以及组织特异性适应性。
编者按：效应免疫细胞布控、谱系追踪、轨迹推断、组织驻留，其实是一个很好的故事框架，也能很好地结合现有的单细胞新技术。特别是
组织驻留免疫细胞这个概念是能和肿瘤相关XX细胞相媲美的，也是肿瘤单细胞数据挖掘的新引擎。奈何，今天太晚了，急于交稿，下次再聊。
[Lineage tracing reveals clonal progenitors and long-term persistence of tumor-specific T cells during immune checkpoint blockade](https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(23)00082-X)
[Lineage tracking reveals dynamic relationships of T cells in colorectal cancer](https://www.nature.com/articles/s41586-018-0694-x)
[Single-cell transcriptome and TCR profiling reveal activated and expanded T cell populations in Parkinson’s disease](https://www.nature.com/articles/s41421-021-00280-3)
[Clonal replacement of tumor-specific T cells following PD-1 blockade](https://www.nature.com/articles/s41591-019-0522-3)
[STARTRAC analyses of scRNAseq data from tumor models reveal T cell dynamics and therapeutic targets ](https://rupress.org/jem/article/218/6/e20201329/212026/STARTRAC-analyses-of-scRNAseq-data-from-tumor)
[肿瘤免疫治疗的新思路——效应免疫细胞布控理论](https://mp.weixin.qq.com/s/9s9UUiv7zwgip8cOuJZzbg)
[免疫系统如何“排兵布阵”对抗肿瘤？宋尔卫院士的最新研究说明白了](https://new.qq.com/rain/a/20220526A006AY00)
[Turning cold tumors hot: from molecular mechanisms to clinical applications](https://www.cell.com/trends/immunology/fulltext/S1471-4906(22)00096-5)
https://www.cell.com/trends/immunology/fulltext/S1471-4906(22)00096-5
https://www.cuh.nhs.uk/patient-information/immune-effector-cell-iec-therapies-a-patients-guide/
https://www.nature.com/articles/d42473-022-00381-x.pdf
https://new.qq.com/rain/a/20220526A006AY00
Tissue-Resident Immune Cells in Humans
https://mp.weixin.qq.com/s/Zi58Nb5XC5BCOAIM6H81qQ