Cancer Cell | 匡铭/刘石平/唐忠辉团队揭示肝细胞癌三级淋巴结构的全新分子亚型及其成熟的关键调控因素

肝细胞癌 （Hepatocellular carcinoma, HCC ） 是全球肿瘤相关性死亡的第三大原因，5年生存率仅18%及切除后的高复发率 （5年高达70%） 是HCC治疗的难点 【1】 。近年来，以免疫检查点抑制剂 （Immune checkpoint blockade, ICB） 为代表的免疫疗法革新了癌症治疗格局，但在HCC中却收效甚微 【2】 。肿瘤免疫微环境是影响ICB疗效的直接因素，深入解析HCC免疫微环境，对于提高HCC免疫治疗疗效具有重要意义。近期， 三级淋巴结构 （Tertiary lymphoid structure, TLS ） 作为肿瘤中的免疫反应中心备受关注。TLS是后天形成于非淋巴器官中的异位淋巴组织，主要由T细胞、B细胞等多种免疫和基质细胞组成 【3】 。TLS根据生发中心结构的有无分为成熟和不成熟两种状态。成熟TLS已被报道与多种实体瘤患者的预后改善及ICB应答增强有关，但不成熟TLS对肿瘤的作用及临床意义尚存在争议，提示不成熟TLS可能存在未被识别的分子亚型 【4-6】 。此外，肿瘤中调控TLS成熟的关键因素仍不明确。系统解析HCC中TLS的免疫细胞共定位模式及细胞-微环境间互作机制，有望揭示TLS潜在的功能亚群并阐明TLS成熟的调控机制，为提高免疫治疗疗效、开发新的联合治疗策略提供思路。

2025年4月3日，中山大学附属第一医院肝胆胰外科中心 匡铭 教授团队、华大生命科学研究院 刘石平 教授团队与中山大学中山医学院 唐忠辉 教授团队合作在 Cancer Cell 杂志在线发表了题为 Spatial transcriptomics reveals tryptophan metabolism restricting maturation of intratumoral tertiary lymphoid structures 的研究论文。该研究利用华大自主研发的高分辨率时空组学技术（Stereo-seq） 描绘了HCC中TLS的全景发育图谱，首次提出了不成熟TLS的全新分子亚型，并揭示了不同亚型在调控抗肿瘤免疫及免疫治疗反应中的独特特征；研究也阐明了色氨酸代谢在TLS成熟过程中的关键调控作用，为HCC治疗反应预测和新型免疫联合治疗方案的开发提供了新思路。

研究中，作者纳入了29例HCC患者的46个Stereo-seq样本。基于一套集成自动化鉴定流程，并结合病理图像信息、TLS相关基因特征、基因空间共表达模式及免疫细胞簇的空间聚类方法，原位鉴定出937个TLS。进一步精准注释出TLS内的31种细胞亚群，证实不同TLS在基因空间表达模式以及免疫和基质细胞亚群的组成、排列和共定位上具有高度异质性。

为了解析TLS不同的发育成熟阶段及潜在的分子亚型，研究团队构建了一个基于成熟TLS发育轨迹的全新分类模型，首次将不成熟TLS再分为趋向成熟型TLS （Conforming TLS）（具有潜在发育成熟倾向） 和偏离成熟型TLS （Deviating TLS）（缺少发育成熟倾向） 两种亚型。趋向成熟型TLS具有与成熟TLS相似的抗肿瘤免疫，并且其抗肿瘤效应在免疫治疗后增强，而偏离成熟型TLS则缺乏这些特征及变化。 团队进一步利用机器学习技术在bulk转录组测序数据中对不成熟TLS亚型实现精准分型，发现瘤内存在成熟TLS或富集趋向成熟型TLS均与HCC患者预后改善及ICB疗效提高密切相关。

最后，研究团队聚焦于HCC中TLS成熟的调控机制，发现偏离成熟型TLS内的B细胞及分布在偏离成熟型TLS周围的肿瘤细胞均具有色氨酸代谢活跃的表型，且以色氨酸代谢关键限速酶TDO2的上调最为显著。进一步通过体内外实验证实高色氨酸代谢的肿瘤细胞通过限制B/T细胞的增殖、激活及分化来抑制TLS成熟；而靶向肿瘤色氨酸代谢可促进TLS成熟并抑制肿瘤进展及提高抗PD-1疗效。

综上所述， 这项研究描绘了HCC中TLS的单细胞精度的全景发育图谱，首次将不成熟TLS细分为趋向成熟型TLS和偏离成熟型TLS，并探讨了其和HCC患者预后及ICB疗效的关联；同时明确了高色氨酸代谢的肿瘤细胞可以抑制TLS成熟；靶向肝癌细胞色氨酸代谢是促进TLS成熟进而抑制肿瘤进展及提高抗PD-1疗效的有效手段。 为HCC及其他癌症的治疗反应预测和新型联合免疫治疗方案的开发提供新思路。

中山大学附属第一医院肝胆胰外科中心匡铭教授、精准医学研究院彭穗教授，华大生命科学研究院刘石平教授和中山大学中山医学院唐忠辉教授为该论文的共同通讯作者。中山大学中山医学院唐忠辉教授，华大生命科学研究院主任科学家白寅琪博士、副研究员方琦博士，中山大学中山医学院博士后袁雨辰，中山大学附属第一医院在读博士生曾千文和陈淑玲副主任医师为共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.03.011

制版人： 十一

1. Vogel, A., Meyer, T., Sapisochin, G., Salem, R., and Saborowski, A. (2022). Hepatocellular carcinoma. Lancet 400 , 1345-1362.

2. Yang, X., Yang, C., Zhang, S., Geng, H., Zhu, A.X., Bernards, R., Qin, W., Fan, J., Wang, C., and Gao, Q. (2024). Precision treatment in advanced hepatocellular carcinoma. Cancer Cell 42 , 180-197.

3. Teillaud, J.L., Houel, A., Panouillot, M., Riffard, C., and Dieu-Nosjean, M.C. (2024). Tertiary lymphoid structures in anticancer immunity. Nat. Rev. Cancer 24 , 629-646.

4. Vanhersecke, L., Brunet, M., Guegan, J.P., Rey, C., Bougouin, A., Cousin, S., Moulec, S.L., Besse, B., Loriot, Y., Larroquette, M., et al. (2021). Mature tertiary lymphoid structures predict immune checkpoint inhibitor efficacy in solid tumors independently of PD-L1 expression. Nat. Cancer 2 , 794-802.

5. Bruno, T.C. (2020). New predictors for immunotherapy responses sharpen our view of the tumour microenvironment. Nature 577 , 474-476.

6. Meylan, M., Petitprez, F., Lacroix, L., Di Tommaso, L., Roncalli, M., Bougouin, A., Laurent, A., Amaddeo, G., Sommacale, D., Regnault, H., et al. (2020). Early Hepatic Lesions Display Immature Tertiary Lymphoid Structures and Show Elevated Expression of Immune Inhibitory and Immunosuppressive Molecules. Clin Cancer Res 26 , 4 381-4389.

制版人： 十一

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