撰文： Kyra

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亮点：

产生抗体的 B 细胞存在于肿瘤微环境中，检查不同癌症类型的肿瘤浸润 B细胞汇集了单细胞转录组、 B细胞受体库和染色质可及性数据，发现肿瘤相关的 B细胞通过滤泡外途径或更规范的生发中心途径分化为抗体分泌细胞，谷氨酰胺衍生代谢物可用性的改变可能与功能失调的体液反应和滤泡外 B细胞对肿瘤的不利影响有关。

研究小组近期在《 Science 》上发表了题目为“ A blueprint for tumor-infiltrating B cells across human cancers ”的研究成果，其通讯作者为复旦大学附属中山医院肝癌研究所肝脏外科与移植科的高强博士。

B 细胞是适应性免疫系统的重要组成部分，在体液免疫应答和抗体生成中发挥核心作用。 肿瘤浸润性 B 细胞已成为癌症免疫的重要参与者 ，并可作为免疫治疗反应的 预测因子 。 B 细胞表现出多种功能，其主要功能是分化成浆细胞产生抗体，但在不同的癌症类型中其功能有所不同， 剖析不同癌症类型中 B 细胞的丰度和分化状态有望改善免疫治疗反应 。

作者编制了人类癌症中 B 细胞异质性和两种动态分化途径的蓝图，为未来的研究提供了 ASC 分化轨迹的基础参考。 EF 和 GC 通路 的系统比较揭示了不同癌症类型中 B 细胞状态的异同，突出了与 EF 通路相关的 AtM B 细胞免疫抑制微环境相关 的不利临床结果。代谢 - 表观遗传网络非常灵活，可以重新配置 B 细胞的命运，从而促进 B 细胞靶向免疫疗法的发展。

1 、不同人类癌症中 B 细胞的单细胞图谱分析

B 细胞浸润在不同的人类癌症类型中差异很大，在肿瘤微环境（ TME ）中， 肿瘤浸润 B 细胞（ TIBs ）表现出相当大的功能异质性 ，广泛跨越记忆 B 细胞（ Bm ）、生发中心（ GC ） B 细胞和抗体分泌细胞（ ASCs ，包括浆母细胞（ PBs ）和浆细胞（ PCs ））。基于其免疫表型在癌症基因组图谱（ TCGA ）评估了 B 细胞浸润的丰度 ，选择肿瘤内 B 细胞评分高等、中等的癌症类型进行进一步取样， CD19 ⁺ B 细胞从 15 种人类癌症类型的 153 个样本选取，包括匹配的肿瘤、淋巴结转移（ LN_Mets ）、邻近正常组织和外周血，然后进行配对单细胞 RNA 测序（ scRNA-seq ）和单细胞 B 细胞受体测序（ scBCR-seq ），最终在 20 种癌症类型的 269 个供体的 477 个样本中建立了一个单细胞转录图谱， 单细胞图谱为 B 细胞研究创建了泛癌蓝图。

无监督聚类分析确定了 15 个不同的 B 细胞亚群，所有这些亚群在癌症类型中都可重复观察到，并表现出不同的组织和癌症类型偏好。随后确定了 四个以前基本未表征的亚群 ，第一个亚群是干扰素刺激基因阳性的 B 细胞亚群（ B_02 ），第二个亚群是应激 B 细胞 (B_03) ，第三个亚群是 pre-GC B 细胞 (B_10) ，第四个亚群是一个先前未知的 AtM B 细胞亚群 (B_09) 。 肿瘤 AtM B 细胞在炎症反应和缺氧通路中富集 ，而血管生成和代谢通路在自身免疫性疾病和 HBV 感染通路中占优势， TME 中的 AtM B 细胞在功能上是不同的 。

2 、人类癌症中浆细胞的两种发育途径

ASCs 是终末分化的 B 细胞，通过产生抗体来执行效应功能， ROGUE 分析量化了已鉴定细胞类型的转录组纯度，进一步证实在 15 个 B 细胞亚群中， 2 个 ASC 亚群表现出最高的基因表达异质性 。 ASC 区间的子聚类显示了 10 个不同的 PC 亚簇，具有特定的基因特征和组织分布，也就是说 癌症来源对 ASCs 的频率有相当大的影响，也暗示了 ASCs 不同的 B 细胞来源 。

研究发现 AtM 和 Bm 细胞是与 ASCs 克隆共享的两个原代 B 细胞 ，这表明 ASCs 可能起源于 TME 中的典型 GC 和替代 EF 通路。利用 EF 衍生和 GC 衍生的 ASCs ，进一步计算 EF 指数，将患者分为两个不同的组——患者水平上的 EF 主导或 GC 主导，结果显示这两种途径都可以在个体患者和癌症中观察到，这表明 GC 和 EF 反应都是 ASCs 分化的普遍途径 。 不同的癌症生态系统 劫持了两种进化路径（ EF 和 GC ），并揭示了 EF- 衍生和 GC- 衍生的 ASCs 之间的 BCR 库和转录特征的差异，突出了其在 抗肿瘤反应中的独特 作用。

3 、人类癌症中 EF 和 GC 反应的单细胞表观基因组特征

转录调控是决定和维持 B 细胞身份的基础 ，但肿瘤特异性调控网络和导致 TIB 身份的分子驱动因素仍然不明确。为了应对这一挑战采用 scRNA-seq 和 scATAC-seq 来表征 TIB 的表观基因组学，并获得了来自五种癌症类型的 9 名患者的 53,428 个 TIB 染色质可及性图谱，包括 GC 通路显性癌症 （ COAD 、 THCA 、 LC 和 STAD ）和 EF 通路显性癌症 （ LIHC ），在 scRNA-seq 和 scATAC-seq 中子集身份和子集特异性标记之间具有很强的一致性。

广谱的转录因子在某些 B 细胞亚群中特异性富集 ，为了定义参与修饰不同 B 细胞亚群染色质可及性的转录因子（ TFs ），鉴定发现其染色质可及性活性与 基因表达显著正相关 的转录因子，这种分析产生了 全谱富集的 TFs ，包括已知的 B 细胞谱系 TFs ，不仅公揭示了控制 B 细胞身份的已知和未表征 TFs ，而且还为癌症中的主要 B 细胞亚群提供了 全面的基因调控网络资源 ，突出动态的表观遗传调控网络，该网络在癌症生态系统中微调 B 细胞分化和选择中发挥作用，并强调了 谱系 TFs 在管理 EF 和 GC 通路之间平衡方面的基本作用 。

4 、人类癌症中 AtM B 细胞的 GC 独立发展

认识到 AtM B 细胞作为 TME 中 EF 通路的主要祖细胞的关键作用，所以全面检查了它们的表型和功能，揭示了 滤泡外 AtM B 细胞独特的免疫表型和分子特征 ，肿瘤浸润性 AtM B 细胞比 Bm 细胞转换更少，含有更高的 IGHD 和 IGHM ，同时 耗尽的 AtM B 细胞表现出抗体产生能力受损、旁观者激活和肿瘤反应性弱 的特点。

分析了 BCR 序列、发育轨迹、表观基因组调控和基因表达特征发现 AtM B 细胞可以进入 GC 或来源于真正的 GC B 细胞，通过重建 AtM 和 GC B 细胞扩增最多的克隆谱系树，发现克隆谱系主要 来源于 AtM 或 GC B 细胞 ， AtM 和 GC B 细胞经历了不同的发育过程， 导致 EF 和 GC 衍生的 ASCs 。

5 、人类癌症中 AtM B 细胞的 GC 独立发展

TLSs 通常由不同大小和成分的 B 细胞组成， AtM B 细胞高表达 TLS 特征 ，并在泛癌 TCGA 数据中得到了证实，表明了它们在 TLSs 中的潜在定位。通过建立的 TLS 定量，将肿瘤组织分为 TLS 和非 TLS 区域，并观察到 AtM B 细胞和 TLS 之间存在显著相关性 ，表明 AtM B 细胞在 TLS 形成具备潜在作用。

AtM B 细胞主要富集在 EF 显性癌症中， GC B 细胞在 GC 显性癌症中高度富集， AtM B 细胞在未成熟 TLS 中显着富集， GC 显性癌症主要含有成熟的 TLS ，而 EF 显性癌症中均是未成熟 TLS ，所以 AtM B 细胞与 GC 无关的发展，在 EF 和 GC 显性癌症中， TLS 成熟阶段驱动了不同的 B 细胞分化 。

6 、谷氨酰胺代谢建立滤泡外 AtM B 细胞的表观遗传特性

鉴于谷氨酰胺在 TME 中的重要作用和大量的丰度，研究了谷氨酰胺和 B 细胞免疫表型之间的关系，基于质谱的非靶向代谢组学表明， EF 反应主导癌症的谷氨酰胺明显高于 GC 主导的癌症 ，谷氨酰胺代谢在引发 TME 的 EF 反应中具有潜在作用， 谷氨酰胺会重塑 B 细胞的代谢性状 ，抑制 B 细胞的克隆扩增或阳性选择，从而将 B 细胞分化转向 AtM B 细胞 ，即谷氨酰胺衍生的 α-KG 可以直接调节 AtM 分化 。 ATAC-seq 和 RNAseq 显示， 谷氨酰胺处理的 B 细胞显示出强大的 AtM 身份峰的激活 ，表明其获得了 滤泡外特性 ， 谷氨酰胺代谢 建立了滤泡外 AtM B 细胞的表观遗传特性 。

教授介绍

高强，医学博士，教授，博士生导师。工作经历：主任医师，复旦大学附属中山医院（ 2020.12- 至今）；特聘教授，复旦大学附属中山医院（ 2019.11- 至今）；研究员（破格），复旦大学附属中山医院（ 2016.12- 至今）；副主任医师， 复旦大学附属中山医院（ 2015.12- 至今）；主治医师， 复旦大学附属中山医院（ 2009.7-2015.11 ）；住院医师， 复旦大学附属中山医院（ 2008.7-2009.06 ）。教育经历：硕博连读 , 复旦大学，附属中山医院（ 2003.9-2008.7 ）；学士，蚌埠医学院，临床医学系（ 1998.9-2003.7 ）。所获人才项目：国家优秀青年科学基金 (2016) ； 上海市优秀学科带头人 (2017) 、上海市优秀学术带头人 (2019) 、上海市“曙光计划”（ 2017 ）、上海市优秀青年医学人才 (2013) 、上海市“青年科技启明星计划”（ 2010 ）；所获奖项：教育部青年科学奖（ 2017 ）、教育部自然科学一等奖（ 2016 ）、上海市科技创新“市长奖”（ 2015 ）、树兰医学青年奖（ 2015 ）、吴孟超医学青年奖（ 2013 ）、上海市“银蛇奖”二等奖（ 2013 ）、卫生系统“全国青年岗位能手” （ 2012 ）、复旦大学“十大医务青年” （ 2011 ）、全国优秀博士学位论文（ 2010 ）、复旦大学“校长奖”（ 2008 ），研究方向：肿瘤异质性和个体化治疗。

参考文献

Ma J, Wu Y, Ma L, et al. A blueprint for tumor-infiltrating B cells across human cancers[J]. Science, 2024, 384(6695): eadj4857. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj4857