单细胞水平揭示CD8⁺ T-LGLL的免疫组特征

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题目：Single-cell characterization of leukemic and non-leukemic immune repertoires in CD8+ T-cell large granular lymphocytic leukemia 日期：2022-04-11 期刊：Nature Communications 链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29173-z

摘要

T细胞大颗粒状淋巴细胞性白血病（T-LGLL）是一种少见的以伴发自身免疫性疾病及骨髓造血损伤为特点的淋巴细胞增殖性疾病。尽管有研究表明，体细胞STAT3突变和慢性抗原刺激可以导致白血病细胞的异常增殖，但非白血病人群的 T-LGLL 发病机制研究报道很少。另外非白血病和白血病细胞在维持T-LGLL 异常的免疫反应中是如何相互作用的，也并不清楚。

芬兰赫尔辛基大学的研究团队使用单细胞 RNA 和 TCR 测序将 T-LGLL 克隆型与非 T-LGLL 克隆型分开，并将它们与健康对照、其他癌症和自身免疫性疾病进行比较，发现T-LGLL 克隆型比健康的反应性克隆型更具细胞毒性，T-LGLL 克隆型与非白血病免疫细胞的反应性克隆型相比显示出更活跃的细胞通讯。强调了克隆和非克隆免疫组库在 T-LGLL 发病机制中的协同作用，认为T-LGLL的治疗应该考虑整个免疫系统 ，而非单纯关注克隆型扩增的T-LGLL T细胞免疫特征。

T-LGLL T细胞显示出更强的细胞毒性

作者拿到了11名T-LGLL患者以及6名年龄匹配的健康对照的外周血样本，利用流式细胞术分离出PBMCs并分选出CD45⁺T细胞进行scRNA+TCRαβ-seq。发现与正常样本相比，T-LGLL患者中异常克隆扩增的T细胞具有更复杂的异质性，包括显著上调的细胞毒性、抗细胞凋亡和T细胞耗竭。

• common T-LGLL markers (CCL4, CCL5 [RANTES], FOS, FCGR3A [CD16], IFNG)
• anti-apoptotic genes (JUN, DUSP1)
• genes associated with T cell exhaustion (LAG3 and TIGIT)

STAT3野生型的T-LGLL T细胞具有更强的细胞毒性

整合STAT3扩增子测序数据、scTCRαβ-seq、Vβ流式细胞术得到CD8⁺T细胞的克隆型信息，得到11种T-LGLL克隆型

之后对T-LGLL克隆型的细胞进行重新聚类，得到7个亚群，其中最大的群上调了T-LGLL markers FCGR3A (CD16) and CCL4 and exhaustion markers LAG3, TIGIT, and TOX

差异基因和富集分析表明，与突变的STAT3细胞相比，野生型STAT3细胞的活性更高，细胞毒性也更高。野生型STAT3细胞中排名靠前的上调差异基因包括GNLY、KLRG1和CD5，上调最多的通路包括 T 细胞激活、上调的 TCR 信号传导和对 IFNγ 的反应。

之后为了验证突变型和野生型STAT3 T-LGLL 之间的差异，分析了普通转录组数据，与突变型STAT3患者相比，野生型 STAT3 患者的 CD8+ T 细胞具有更高的细胞毒性评分。

白血病和非白血病 TCR 具有结构相似性

作者整合了scRNA-seq、bulk-RNA-seq和TCRβ-seq数据，得到T-LGLL T细胞克隆的新数据集，HLA分型结果说明患者之间的T-LGLL T细胞克隆型不存在共享靶抗原。不过在同一个患者中发现白血病细胞与非白血病细胞TCR组库具有72%的氨基酸水平相似性。

之后随访发现，同一患者体内抗原驱动的克隆型种类要多于非抗原驱动，说明抗原驱动可能促进T细胞的克隆扩增，抗原驱动的克隆型比非驱动的 T-LGLL 克隆型更大，并且通常表现出更具细胞毒性的表型。

IFNγ驱动非白血病免疫细胞库的激活

除了细胞丰度的变化外，作者发现了不同细胞因子和响应IFNγ的基因在非白血病NK细胞、MNC和B细胞亚群中上调。为了理解T-LGLL中驱动免疫激活的通路，作者又对T-LGLL患者T细胞亚群进行了通路分析，发现显著上调通路包括IFNγ应答反应、IFNα应答反应和NFκB通路。

T-LGLL患者的细胞通讯增强

作者为了解释T-LGLL患者中细胞因子介导的白血病细胞和非白血病细胞间的细胞互作关系，分析了9 名 T-LGLL 患者和 8 名健康对照的血浆细胞因子表达。发现除IFNγ细胞因子外，IFNγ诱导细胞因子、JAK-STAT通路激活细胞因子和炎症趋化因子表达升高，并且结合单细胞转录组数据，发现大多数上调的细胞因子主要由MNC或cDC表达。

通过CellPhoneDB分析T-LGLL T细胞互作，发现：相比于健康人，T-LGLL患者中T-LGLL T细胞和其他免疫细胞之间配体-受体相互作用数量增加，并且大多数的相互作用发生由共刺激引起。