ScRNA-seq unveils the functional characteristics of glioma-associated macrophages and the regulatory effects of chlorogenic acid on the immune microenvironment-a study based on mouse models and clinical practice
這篇論文研究了研究綠原酸（Chlorogenic Acid, CHA）對(duì)膠質(zhì)瘤（Glioma）免疫微環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，以及其在小鼠模型和臨床實(shí)踐中的潛在應(yīng)用。研究通過(guò)單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）揭示了膠質(zhì)瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）的亞群和功能特征，并探討了CHA對(duì)免疫微環(huán)境的調(diào)節(jié)作用及其臨床應(yīng)用潛力。
背景知識(shí)
1、膠質(zhì)瘤是成人中最常見(jiàn)的原發(fā)性惡性腦腫瘤，尤其是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM），預(yù)后極差。
2、免疫治療為膠質(zhì)瘤患者帶來(lái)了新希望，但由于膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境（TME）的高度免疫抑制性，治療效果受限。
3、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）是TME中最重要的細(xì)胞群體之一，主要包括組織駐留巨噬細(xì)胞（如小膠質(zhì)細(xì)胞）和骨髓來(lái)源的單核/巨噬細(xì)胞（BMDMs）。
4、綠原酸（CHA）是一種天然酚酸，具有抗微生物、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化和抗癌等多種生物活性。
研究方法
1、使用CHA處理小鼠模型，通過(guò)單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）分析骨髓來(lái)源的單核巨噬細(xì)胞（BMDMs）和小膠質(zhì)細(xì)胞的分化軌跡和功能特性。
2、構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)和分子對(duì)接模型，使用目標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行靶點(diǎn)預(yù)測(cè)。
3、臨床案例中，一名患者在接受CHA治療后存活5年6個(gè)月，并在9個(gè)月后達(dá)到部分緩解（PR），且無(wú)任何新的癥狀或毒性副作用。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1、在C57BL6/N小鼠中建立GL261-Luc細(xì)胞的原位移植模型，CHA處理組每天腹腔注射40mg/kg CHA，對(duì)照組注射生理鹽水。通過(guò)小動(dòng)物體內(nèi)成像系統(tǒng)記錄腫瘤生長(zhǎng)情況。
2、提取實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠的腦組織，進(jìn)行單細(xì)胞懸液制備和scRNA-seq分析。使用Seurat（v4.4.0）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，識(shí)別免疫細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、T細(xì)胞、NK細(xì)胞和B細(xì)胞。
3、通過(guò)偽時(shí)間分析和基因集變異分析（GSVA）研究細(xì)胞分化軌跡和基因表達(dá)變化。
關(guān)鍵結(jié)論
1、CHA對(duì)小鼠模型的影響
CHA顯著抑制了膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了小鼠的生存時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)組小鼠的腫瘤生物發(fā)光強(qiáng)度顯著降低，生存率顯著提高。
2、TAMs的亞群和功能特征
scRNA-seq分析揭示了TAMs的異質(zhì)性，包括小膠質(zhì)細(xì)胞和BMDMs的多個(gè)亞群。
CHA處理后，小膠質(zhì)細(xì)胞的特征評(píng)分降低，而單核/巨噬細(xì)胞評(píng)分增加，表明小膠質(zhì)細(xì)胞可能向巨噬細(xì)胞特征轉(zhuǎn)變。
3、BMDMs的分化軌跡
通過(guò)偽時(shí)間分析，研究了BMDMs在膠質(zhì)瘤微環(huán)境中的分化軌跡，從單核細(xì)胞到過(guò)渡態(tài)intMoMF，再到功能分化的TAM1、TAM2、TAM3和樹(shù)突狀細(xì)胞（DCs）。
TAM1表現(xiàn)出較強(qiáng)的M1型極化趨勢(shì)，而TAM3則表現(xiàn)出更多的免疫抑制基因表達(dá)。
4、CHA對(duì)免疫微環(huán)境的調(diào)節(jié)
CHA顯著增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞的抗原呈遞功能和T細(xì)胞免疫激活相關(guān)基因表達(dá)。
CHA通過(guò)JAK-STAT通路激活小膠質(zhì)細(xì)胞，改善抗腫瘤功能，并與STAT1具有良好的親和力。
5、臨床應(yīng)用潛力
一例復(fù)發(fā)性膠質(zhì)瘤患者接受CHA治療后，生存期達(dá)到5年6個(gè)月，治療9個(gè)月后部分緩解（PR），且無(wú)新癥狀或毒性副作用。
該研究為CHA的臨床應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐支持，表明其在改善免疫微環(huán)境和抗腫瘤效果方面具有潛力。
研究意義
這項(xiàng)研究不僅揭示了膠質(zhì)瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的亞群和功能特征，還闡明了CHA對(duì)免疫微環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，為開(kāi)發(fā)針對(duì)膠質(zhì)瘤的免疫治療策略提供了新的見(jiàn)解和潛在的治療靶點(diǎn)。