2024年5月13日，Michael F. Goldberg 团队在Cancer Cell 上发表题为Comprehensive peripheral blood immunoprofiling reveals five immunotypes with immunotherapy response characteristics in patients with cancer 的文章。研究团队识别并验证了五种保守的免疫类型，这些免疫类型与患者对癌症治疗的反应特性，特别是免疫疗法的反应有关。

研究背景

人类的免疫系统受遗传、环境及各种疾病的影响，呈现出高度的异质性，这种异质性决定了个体对不同免疫治疗的反应。目前，虽然免疫治疗如免疫检查点抑制剂（ICB）在临床上取得了成功，但大多数患者的反应率仍难以预测，且常伴有严重的免疫相关不良事件。传统的分子标志物分析（如PD-L1、微卫星不稳定性、DNA错配修复等）虽然在某些癌症中有所改善，但仍未能全面反映患者的功能性免疫状态。

为此，Dyikanov等人开发了一种新的免疫谱分析平台，通过多参数流式细胞术和全转录组测序（bulk RNA-seq）来描绘外周血的免疫状态。他们使用无监督聚类方法识别并验证了五种免疫类型，这些类型在不同癌症诊断中具有一致性。这一平台的开发有助于通过简单的血液检测来分层癌症患者的治疗反应。

研究过程及结论

1. 免疫谱分析平台的开发

作者首先利用流式细胞术对外周血进行细胞分型分析，研发了一个强大的临床免疫分析平台。他们利用常规流式细胞术处理去除红细胞的外周血样本，开发了一种全面的免疫分析测定法，用于评估癌症患者的整体免疫特征。

作者设计了十个重叠的抗体组（包括九个特异性细胞类型抗体组和一个通用谱系组），以确保涵盖各种免疫细胞亚群。通过多色流式细胞术对样本进行分析，并利用这些抗体组对所有CD45+细胞进行定量，细分主要细胞群中的亚群。最后利用标记表达谱共鉴定了650种细胞类型和激活状态。

2. 健康供体与癌症患者的免疫细胞组成差异和五种保守的免疫类型

研究结果显示，健康供体与癌症患者在免疫细胞组成上的显著差异，主要集中在单核细胞、天真的CD4+和CD8+ T细胞以及记忆B细胞等方面。这些差异反映了癌症患者的免疫系统在疾病状态下的复杂变化。

通过无监督聚类方法，研究团队根据免疫细胞的分布将样本分为五种免疫类型（G1-G5），每种类型具有独特的细胞组成和基因表达特征：
G1（naive）：上升的Naive CD4+和CD8+ T细胞以及Naive B细胞。

G2（primed）：较高比例的分化CD4+中心记忆T细胞和记忆T细胞，以及CD39+调节性T细胞。

G3（progressive）：增加的成熟NK细胞、CD8+转化记忆T细胞和PD-1+TIGIT+ CD8+ T细胞。

G4（chronic）：富含NKT细胞以及终末分化的效应记忆CD45RA+（TEMRA）和CD45RA-（TEM）的CD4+和CD8+ T细胞。

G5（suppressive）：富含经典单核细胞、HLA-DR低单核细胞和中性粒细胞，淋巴细胞比例较低。

研究人员还发现第二和第三种免疫类型可能对接受nivolumab和durvalumab单抗治疗的HPV阳性非小细胞肺癌患者产生预测作用，而第四种类型可以将接受抗PD-L1治疗的患者进行层级分析，与HPV状态无关。

3. 基因表达特征与功能路径的关联

利用全转录组测序数据，研究团队对不同免疫类型进行了差异基因表达分析，识别了每种免疫类型特有的上调或下调基因。此外，基因集富集分析（GSEA）显示：

G1和G2类型：富含与T细胞受体（TCR）和WNT/β-catenin信号传导相关的基因。

G4类型：富含与细胞毒性效应T细胞反应相关的基因。

G5类型：富含与先天免疫感知和髓系细胞相关的信号传导路径基因。

4. 免疫受体多样性与免疫治疗反应的关联

通过分析T细胞受体（TCR）和B细胞受体（BCR）库的多样性，研究发现：

G1和G2类型：具有较高的TCR和BCR多样性，显示出丰富的天真和记忆T细胞亚群。

G4类型：具有较高的TCR克隆性，显示出更高比例的终末分化T细胞。

5. 临床应用与预后评估

研究团队进一步验证了免疫类型在不同癌症诊断和治疗中的应用价值。例如，在乳腺癌新辅助化疗和胰腺导管腺癌患者的分析中，发现免疫类型与患者的病理反应和生存期密切相关。特别是某些免疫类型（如G3-progressive和G4-chronic）与较长的总生存期显著相关。

此外，研究还表明，不同免疫类型的基因表达特征可用于预测患者对PD-1和PD-L1抑制剂等免疫治疗的反应。例如：

G3类型：与胰腺导管腺癌患者使用抗PD-1治疗后的较长总生存期显著相关。

G4类型：与头颈部鳞状细胞癌患者使用durvalumab治疗后的较高响应率显著相关。

6. 外部数据验证

为了验证这些发现的广泛适用性，研究团队分析了来自17,800名个体的外周血转录组数据，这些数据来自各种免疫相关疾病（如感染、炎症和自身免疫疾病）患者。结果显示，这些样本也可以分为五种与内部队列一致的免疫类型，进一步验证了免疫类型分类方法的可靠性和广泛适用性。

流式细胞术分析免疫细胞

目前，流式细胞术仍然是分析免疫学特征的主要方法。通过流式细胞术，可以对外周血中的不同免疫细胞类型进行精确分析和定量，包括T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞等。这种分析能够揭示患者免疫系统的整体状态、具体细胞亚群的比例和活性，帮助识别可能存在的异常免疫反应或免疫调节问题。

通过流式细胞术对外周血样本进行免疫功能分析，可以发现患者免疫系统的特定免疫细胞类型的数量、分布和功能状态，为研究免疫相关疾病的发病机制和治疗方法提供重要线索。特别是在癌症治疗中，基于外周血免疫分析的结果，可以个性化调整免疫治疗方案，预测患者对免疫疗法的反应，并监测治疗过程中免疫系统的变化。

因此，流式细胞术分析外周血在评估患者免疫功能、研究疾病的免疫学特征以及指导个性化免疫治疗方面发挥着重要作用，对于提高治疗效果和患者生存率具有重要意义。

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