探讨肿瘤微环境的复杂性

更好地了解癌细胞与肿瘤细胞之间的动态相互作用肿瘤微环境是提高患者诊断和治疗水平的关键。

癌细胞并不是孤立存在的，相反，它们生活在一个复杂的生态系统中，其中还包括免疫细胞、基质细胞、细胞外基质、血管和许多其他因素。肿瘤微环境的组成部分不断相互作用并相互影响，从而以积极或消极的方式影响肿瘤行为。

“肿瘤细胞可以利用周围的微环境——通过吸收营养物质、阻断免疫监测和宿主反应。但重要的是，肿瘤微环境也可以抑制肿瘤生长和防止转移。詹尼斯Taube他是巴尔的摩约翰霍普金斯大学皮肤病学和病理学教授，也是马克高级基因组学和成像基金会的联合主任。“这是一把双刃剑，所以关键是要找到平衡，尽量让它更有利于宿主而不是肿瘤。”

鉴于形成肿瘤微环境的细胞类型和分子的多样性，有必要应用系统生物学方法来研究它。

“由于肿瘤微环境固有的复杂性，改变一件事就会产生连锁反应，”解释说达里奥·a·维纳利她是匹兹堡大学和UPMC希尔曼癌症中心免疫学系的临时主席和特聘教授。“你可以把它比作蹦床——如果一个人站在一端，那么站在上面的其他人就会受到影响。”

解剖肿瘤微环境的复杂性可能会揭示为什么一些癌症对某些治疗反应良好，而另一些则完全没有反应或随着时间的推移产生耐药性的线索，并发现潜在的新漏洞。

肿瘤微环境中靶向髓源性抑制细胞(MDSCs)的治疗

研究肿瘤微环境(TME)有助于提高我们对癌症的认识。下载本白皮书，了解更多免疫治疗策略，包括dMDSC种群的衰竭和渗透，即禁止MDSC的招募和运输，以及MDSCs的促胞因子治疗。

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靶向肿瘤微环境

近年来，一类新的靶向肿瘤微环境中的免疫细胞的免疫疗法已经改变了某些类型癌症的治疗。引领这场革命的是所谓的免疫检查点抑制剂，它能重振被称为T细胞的特化免疫细胞，以识别、攻击和摧毁癌细胞。

Taube解释说:“这些疗法可以释放肿瘤对免疫系统的刹车，让T细胞做出反应，帮助清除肿瘤。”

尽管一些肿瘤对免疫检查点封锁反应良好，但不幸的是，绝大多数肿瘤没有反应。虽然患者之间的高度差异背后的原因很复杂，但肿瘤微环境中癌细胞和免疫细胞之间的相互作用可能起着重要作用。

Vignali说:“肿瘤中有不同程度的免疫浸润，这就产生了‘免疫沙漠’或‘免疫丛林’的比喻。”“有充分的数据表明，高度免疫浸润的肿瘤对这些免疫疗法的效果更敏感。”

研究人员正在努力确定肿瘤微环境的特征，这些特征会影响一个人的癌症对免疫检查点抑制剂的反应程度，以确定用于个性化治疗的新的生物标志物，并找到提高这些药物有效性的方法。

Vignali说:“我们需要了解这些治疗对整个肿瘤微环境的影响，而不是只关注他们针对的特定类型的细胞。”“杀伤T细胞并不是孤立存在的——它与许多其他细胞相互作用，这将对肿瘤对检查点抑制的反应产生连锁反应。”

临床肿瘤样本中免疫细胞多样性的精确空间复用

下载这张海报，发现一个平台可以从临床样本q中生成高度复用的、空间分辨的蛋白质表达数据定量细胞群表达非常高或低水平的单一标记和uSe来自任何供应商的商业抗体来空间分解蛋白质目标原位．

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单细胞技术

直到最近，研究人员还仅限于使用“批量测序”方法分析整个肿瘤样本。但是新型单细胞技术的出现使他们能够更细致地分析肿瘤微环境中的免疫细胞群。

“我们可以从一个细胞中获得大量的信息——这已经改变了游戏规则，”Vignali兴奋地说。

单细胞转录组学能够分析RNA分子的丰度和序列，而表观基因组学是DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质可及性和染色体构象的全基因组图谱。最近的另一项创新是通过测序对转录组和表位进行细胞索引(CITE-seq)，使研究人员能够同时捕获同一细胞上特定蛋白质的RNA表达和细胞表面表达。对免疫细胞受体(如t细胞受体(TCR)和b细胞受体(BCR))进行测序可以为表征它们的特异性、功能和表型提供进一步的信息维度。

Vignali说:“例如，我们认为杀手T细胞是一个群体，但实际上，当你在单细胞水平上检查它们时，你会发现在这个群体中有多个不同的亚群。”

应用多组学单细胞技术使研究人员能够提出以前无法达到的关于肿瘤微环境的问题。

Vignali说:“我们一直受到从病人身上获得的组织数量的限制，但现在甚至可以从一个小的肿瘤活检中获得大量信息。”“例如，我们正在进行一项临床试验，我们在治疗前后收集患者的核心肿瘤活检组织。这不是一个过度侵入性的过程，这意味着我们可以看到基线情况，然后在免疫治疗后发生了什么变化。”

乳腺癌肿瘤微环境的高分辨率测绘

下载此应用程序注意，了解如何单细胞基因表达工作流程被用于一个分析大型，系列福尔马林固定，石蜡包埋的人类乳腺癌切片，I识别和空间解析17种不同的细胞类型及其基因表达谱将蛋白质、组织学和RNA数据一起登记到一张图像中。

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绘制肿瘤微环境

然而，虽然单细胞技术可以阐明构成肿瘤的细胞的分子特征，但它们不能提供任何关于细胞在微环境中如何在空间上组织的信息。

多重免疫荧光(mIF)技术正在成为分析多种细胞类型及其在肿瘤微环境中的地理关系的越来越重要的工具。该方法能够在单个组织切片上同时进行基于抗体的多个标记物检测，但mIF数据的分析和可视化可能复杂且耗时。但我们可以从天文学家已经使用的绘制宇宙地图的技术中吸取教训。

“我们最大的认识是，在描述天体和注释肿瘤微环境之间有许多相似之处，”他说亚历山大Szalay布隆伯格是约翰霍普金斯大学物理学和天文学的杰出教授。“最重要的是，一切都是关于描述空间关系的——那么相互作用的物体是什么，我们如何从视觉上表现出来?”

Taube和Szalay之间的独特合作促成了该项目的发展AstroPath平台，能够以单细胞分辨率全面分析肿瘤组织切片的多光谱成像数据集。

Taube解释说:“我们在抗体上使用免疫荧光标记来标记一个切片上的多个标记，然后我们就可以识别每个单个细胞。”“使用这种方法，我们可以从整个幻灯片中重建多光谱图像，为我们提供了比以前多一百倍的肿瘤微环境数据。”

他们正在利用这项强大的技术来促进对癌细胞和免疫系统之间相互作用的理解，并确定肿瘤对免疫疗法反应的预测性生物标志物。作为可视化和分析空间解析mIF数据集的开放资源，该平台的开发已经在进行中。

“斯隆数字巡天到目前为止，该网站的点击率已超过30亿次，”陶贝说。“我们希望使肿瘤微环境与这些资源等价，这将使世界各地的人们能够阅读和查询这些数据。”

了解肿瘤微环境信号通路

肿瘤微环境(TME)由肿瘤、细胞外基质和各种非转化细胞组成，包括成纤维细胞、免疫浸润细胞和血管。下载这本电子书来学习更多关于r的知识受体酪氨酸激酶信号，c细胞因子受体和a南安信号。

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指数的进步

了解癌细胞与周围微环境的动态相互作用如何影响肿瘤行为、预后和对治疗的反应，最终可能有助于改变患者的护理。由于技术的巨大进步，研究人员现在拥有了比以往任何时候都更详细地研究肿瘤微环境的工具。

维纳利说:“这些疑问句技术为在未来十年左右以指数级速度获得更多信息打开了大门。”“它的能力是巨大的——几乎是一个cliché，但天空真的是极限!”

然而，这在整合和解释生成的多个庞大数据集方面提出了新的挑战，导致一些研究人员从意想不到的来源中寻求解决方案。

Szalay说:“我花了几十年的时间在天文学上研究这些特殊的工具，我从来没有想过这会有实际应用。”“现在很清楚，有一天，这项工作可能真的会拯救生命，这是非常值得的。”