【Cell】新突破！北京大学张泽民院士团队完成人类B细胞图谱，揭示B细胞抗肿瘤潜力！

2024年7月23日，北京大学前沿交叉学科研究院、北京大学生命科学学院生物医药先创中心张泽民院士团队在期刊《Cell》上发表了题为“Pan-cancer single-cell dissection reveals phenotypically distinct B cell subtypes”的研究论文。 本研究从泛癌的角度，提高了目前对B细胞的理解，揭示了B细胞的异质性及其抗肿瘤免疫反应。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00712-8#%20

研究背景

 01 

癌症免疫治疗的成功，激发了人们对肿瘤整体生态系统的深入探索，尤其是肿瘤微环境（TME）的免疫方面。肿瘤浸润性T细胞和髓系细胞功能状态和异质性的综合图谱，启发了多种新颖的治疗策略。尽管如此，只有一些患者获得了持久的反应，而且不同癌症类型之间的反应率差距很大。

在泛癌水平上全面了解TME是必要的，以充分释放免疫治疗在人类癌症中的潜力。B细胞作为免疫系统的核心组成部分，在免疫力方面发挥着重要作用，但它们受到的关注非常少，肿瘤浸润性B细胞（TIB）的组成和功能异质性，没有得到系统检查。

在本研究中，团队收集了大量已发表的TME的scRNA-seq数据集，并将其与新生成的scRNA-seq数据相结合，以构建一个全面的人类B细胞图谱。此外，团队在计算机中重建了B细胞受体（BCR）库，并进行了免疫组织化学（IHC）染色，以说明TIB的空间分布模式。团队还发现了与预后相关的TIB亚群，特别是定义的TIB细胞，它们可以与其他免疫成分密切通信，以参与肿瘤相关的免疫反应。

研究进展

 02 

泛癌B细胞单细胞图谱的构建

团队进行了严格的质量控制和过滤，通过每个数据集中的无监督聚类，将B细胞与其他细胞类型区分开来，并保留了高度表达典型B细胞标记基因的簇。然后编制了高质量的单细胞转录组图谱，其中包含来自19种主要癌症类型的649名患者的948个样本的511,847个B细胞，主要覆盖肿瘤组织，邻近的非肿瘤组织（ANT）和外周血。此外，对于具有可用原始测序数据的59,592个细胞，团队利用库序列调用工具TRUST4，计算并重建了它们的BCR序列。

团队还开发了一个基于网络的工具（http://pan-b.cancer-pku.cn/），以方便进一步查阅他们的数据。

图谱和B细胞整合的基本信息

B细胞在癌症类型中的异质性

在肿瘤中，免疫区内的B细胞比例，因癌症类型而异，范围从葡萄膜黑色素瘤（UM）的接近0%到鼻咽癌的29.5%。有趣的是，对于某些在肿瘤中含有大量B细胞的癌症类型，如结直肠癌（CRC）、胃腺癌（STAD）和食管癌（ESCA），在其ANT中也检测到高B细胞患病率。在这些起源于粘膜组织的癌症类型中，团队观察到ANT和肿瘤之间B细胞群大小呈正相关，反映出这些组织中炎症状态或TLS的存在，可能有助于观察到更高水平的B细胞。相比之下，在同样以大量B细胞库为特征的乳腺癌（BRCA）、NSCLC和胰腺癌（PACA）中，团队发现与ANT相比，肿瘤中B细胞丰度升高，与之前基于TCGA批量RNA-seq数据的报告一致。

团队根据主要谱系比例，检查了TIBs的组成异质性。通常，Bgc细胞仅占TIBs的不到5%，代表了肿瘤部位的相对较小的群体。Bn细胞在各种癌症类型中，表现出稳定（约10%-15%）的患病率，而观察到Bn和ASC比例的变异性更高。特别是，肿瘤中的主要谱系组成，可能受到宿主器官固有特性的影响。例如，CRC肿瘤及其ANTs具有高丰度的Bgc细胞和ASC。值得注意的是，CRC和STAD表现出相似的TIB组成，并聚集在一起，表明在塑造其B细胞相关抗肿瘤免疫方面，存在共同因素。

人类肿瘤内生发中心反应的概要

在肿瘤中，团队发现了两个Bgc亚群，c12_Bgc_LZ样和c13_Bgc_DZ样，并证实了它们存在于几乎所有分析的癌症类型中。这些c12细胞表达，参与T细胞活化、抗原加工和呈递调节途径的基因，而细胞增殖相关途径在c13细胞中上调。值得注意的是，在肿瘤中，c12和c13细胞的丰度是相关的，表明它们经常同时出现。因此，来自c12和c13的大部分细胞共享BCR克隆，表明它们之间存在状态转换。

在有Bgc细胞的肿瘤中，Bn和Bn细胞的丰度，似乎明显高于没有Bgc细胞的肿瘤；而在PCs的患病率方面，没有观察到显著差异。在其他免疫亚型中，CD4 T滤泡辅助细胞（Tfh）与Bgc细胞，表现出最强的正相关关系。由于CD4 Tfh细胞在SLO的生发中心反应中，可以辅助B细胞的克隆选择，团队假设肿瘤中的生发中心反应，也可能与CD4 Tfh细胞结合，以促进TIB亲和力成熟。总的来说，研究数据支持该假设。与SLO类似，T细胞依赖性生发中心反应也发生在肿瘤内，其中，这两个Bgc亚群经历了过渡和BCR序列进化的循环，以产生Mm细胞和ASC。

人类肿瘤内生发中心反应的概括

研究结论

 03 

在本研究中，团队构建的人类B细胞的综合单细胞图谱，能够系统地描绘泛癌水平的TIBs群体景观，以及它们的空间分布模式、克隆状态和发育动态。TIBs对某些癌症类型表现出明显的偏好，其丰度受到器官结构和TME相关因素的影响。该图谱还能够鉴定肿瘤内B细胞分化阶段的关键过渡亚群。例如，GC前B细胞和浆母细胞。团队证明了肿瘤内发生类似于SLOs的生发中心反应，并概括了迭代BCR序列进化的过程，以及Bm细胞和ASCs的发生。这些观察结果，强调了TME是一个动态生态系统，允许原位B细胞活化和分化。

该TIB细粒度转录组图谱，允许对TIB表型进行亚集级描述。特别是，团队发现肿瘤富集的FCRL4 Bm亚群，是肿瘤相关免疫反应期间，TIB结合抗原呈递的潜在贡献者。此外，TME特异性刺激或选择压力，可能会影响抗体库。

表达IgG受体的广谱巨噬细胞亚群，除了在指导抗肿瘤抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）和抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）方面的作用外，IgG介导的巨噬细胞激活，也可能与血管生成和免疫抑制，或其他促肿瘤活性有关。同时，IgA抗体还可以参与T细胞介导的癌症消除，承担抗肿瘤作用。

除了CXCR5的表达与其他CD20 B细胞亚群相似外，TAABs还具有显著高的CXCR3表达，表明其独特的趋化行为。此外，TAABs可作为对多种免疫治疗策略反应的预测指标。CXCL13型CD4 T细胞，已知可促进有效的适应性免疫，并作为人类癌症免疫疗法反应的生物标志物。科学界需要进一步的研究，来探索如何利用TAABs的抗肿瘤潜力，进行临床实践。

除了基于转录组的分析之外，科学界还应进一步探索Bregs的作用。除Bregs外，具有应激表型的肿瘤富集B细胞亚群，似乎与不良预后有关。此前，团队发现，在肿瘤浸润的T细胞和NK细胞区室中，具有应激反应特征的细胞的富集，也与免疫疗法耐药性或存活率低有关。

总而言之，本研究从泛癌的角度，提高了目前对B细胞的理解，揭示了B细胞的异质性及其抗肿瘤免疫反应。团队希望，这些大规模的数据，能够进一步赋能B细胞相关免疫疗法的发展。

参考资料：

1.Wang D.F.Liu B.L.Zhang Z.M.

Accelerating the understanding of cancer biology through the lens of genomics.

Cell. 2023; 186: 1755-1771

2.Zheng L.Qin S.Si W.Wang A.Xing B.Gao R.Ren X.Wang L.Wu X.Zhang J.et al.

Pan-cancer single-cell landscape of tumor-infiltrating T cells.

Science. 2021; 374abe6474