了解间质、肿瘤细胞和不同的淋巴细胞（TIL）亚群之间的复杂相互作用，量化肿瘤微环境中多种细胞类型的空间关系在免疫肿瘤学中仍然是一个巨大的挑战。
为了解决这一问题，来自于加拿大麦吉尔大学的Ian R. Watson 团队通过IMC技术描述了5个良性痣和67个黑色素瘤样本的220万单个细胞，以识别黑色素瘤、淋巴细胞亚群、巨噬细胞/单核细胞和基质细胞群体，从而能够对黑色素瘤微环境进行深入的空间量化。
研究发现在黑色素瘤治疗前，增殖的抗原性细胞毒性T细胞(CD8+CD45RO+Ki67+)的丰度和抗原性细胞毒性T细胞与黑色素瘤细胞间的距离与ICIS的阳性反应相关。研究成果“Spatially mapping the immune landscape of melanoma using imaging mass cytometry”发表在《SCIENCE IMMUNOLOGY》（IF=30.63），文章强调了IMC技术在量化肿瘤微环境中的空间细胞-细胞相互作用以了解免疫治疗反应的潜力。
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IMC表征黑色素瘤微环境
研究人员使用IMC技术通过35个蛋白marker描述了5个良性痣和67个黑色素瘤（6例原发性肢端黑色素瘤、7例非肢端皮肤黑色素瘤和13例粘膜黑色素瘤，以及11例淋巴结转移）的220万个细胞，涵盖了免疫浸润、免疫检查点、黑色素瘤标志物、间质标志物以及关键的黑色素瘤信号通路调节因子。
黑色素瘤中的免疫浸润模式
在将每个细胞分类为其各自的亚型后，研究人员比较了不同样本的免疫情况，发现免疫浸润型差异很大，从免疫冷的肿瘤很少或没有免疫细胞到强浸润性肿瘤均存在。良性痣和肢端黑色素瘤中免疫细胞减少，粘膜黑色素瘤和淋巴结转移中巨噬细胞和单核细胞增多的趋势；与原发和转移性黑色素瘤相比，痣中原始细胞毒性T细胞和辅助性T细胞的比例明显更高；最常见的浸润细胞系为巨噬细胞/单核细胞，其次为细胞毒性T细胞和辅助性T细胞。
富含Ki67+Tc.ae的免疫浸润与免疫治疗反应密切相关
为了确定免疫治疗抵抗的相关因素，首先搜索与抗CTLA4或抗PD1治疗反应相关的常见黑色素瘤微环境特征，重点关注免疫检查点VISTA、CD40、LAG3、OX40、ICOS、PD-L1和TIM3的细胞类型特异性表达，黑色素瘤细胞表达非常少的CD40、LAG3、OX40和ICOS。另外，还观察到细胞毒性T细胞和辅助性T细胞比例较高的样本显示出有利的治疗反应趋势，抗原性的细胞毒性T细胞(Tc.ae)上Ki67的存在与改善的ICI反应显著相关。这种关系也反映在生存分析中，Ki67+Tc.ae比例较高的患者存活时间更长的趋势。
在ICI有响应的患者中，Ki67+Tc.ae细胞更接近黑色素瘤细胞
为了进一步研究黑色素瘤微环境的一般空间结构，研究人员将空间图形划分为包含相同类型的连接细胞的区域，发现最丰富的细胞类型（Melano、Mac.mono和其他）通常是那些显示出最高水平的共定位的细胞。为了确定肿瘤微环境的组织和对ICIS的反应之间的潜在关系，分析了在接受ICI治疗的黑色素瘤中每种细胞类型的黑色素瘤细胞到其最近细胞的中位距离。与无应答者相比，有反应者的治疗前肿瘤中Tc.ae细胞更接近黑色素瘤细胞。
研究人员对黑色素瘤免疫微环境进行了深入的单细胞分析，保留了空间信息和组织结构。通过这种方法，强调了免疫治疗反应的决定因素，并揭示了黑色素瘤微环境的基本特征。随着肿瘤微环境中复杂的相互作用被阐明，越来越明显的是，空间蛋白组技术可以为临床决策提供信息，并使治疗方法个人化。
文章利用IMC技术描述的黑色素瘤免疫微环境的多重空间蛋白质组图谱允许在单细胞水平上进行深入的表征，这是免疫组织化学和常规免疫荧光分析无法实现的。
【参考文献】Moldoveanu D, Ramsay L, Lajoie M, et al. Spatially mapping the immune landscape of melanoma using imaging mass cytometry. Sci Immunol. 2022.
