胰腺癌是一种高度恶性的肿瘤，其特点是肿瘤微环境的复杂性和患者预后极差。巨噬细胞在胰腺癌的发展中起着至关重要的作用，它们通过清除凋亡细胞（即“吞噬作用”）来调节炎症和免疫反应。Annexin A1（ANXA1）是一种参与凋亡细胞清除的蛋白质，但其在这一过程中的具体作用和机制尚不清楚。
2024年9月，《J Immunother Cancer》杂志上发表了题为“Loss of Annexin A1 in macrophages restrains efferocytosis and remodels immune microenvironment in pancreatic cancer by activating the cGAS/STING pathway”的研究论文，该研究通过免疫组织化学和免疫荧光方法检测151例癌症胰腺癌组织中ANXA1和c-Casp3的表达及肿瘤浸润性CD68+巨噬细胞的数量。使用骨髓特异性ANXA1敲除小鼠研究ANXA1在癌症中的作用。通过单细胞转录组测序和流式细胞术评估巨噬细胞中ANXA1缺乏诱导的肿瘤浸润免疫细胞群的变化。
新格元在该研究中提供了GEXSCOPE®单细胞转录组测序和数据分析工作。
技术路线
单细胞研究结果
1.巨噬细胞Anxa1缺失促进肿瘤微环境中T细胞的重塑
为了确定巨噬细胞ANXA1缺失引起的肿瘤微环境的变化，作者使用同基因Anxa1ΔMɸ和Anxa1WT的小鼠Panc02肿瘤模型，在3周内采集了肿瘤组织并进行scRNA-seq。接下来，应用统一流形近似和投影（UMAP）技术进行降维聚类和基于经典标记的细胞簇注释，共得到了九个主要细胞簇：肿瘤细胞、内皮细胞、成纤维细胞、B细胞、T和自然杀伤（NK）细胞、中性粒细胞、肥大细胞、单核吞噬细胞和浆细胞样树突状细胞。
为了更详细地了解肿瘤微环境中的免疫群体，作者将Tand NK细胞分为八个不同的亚簇，这些亚簇由经典标记基因的分布定义（图1A）。值得注意的是，与Anxa1WT小鼠相比，Anxa1ΔMɸ小鼠肿瘤中NK细胞、CD8幼稚T细胞和CD8效应T细胞（Teff）的比例较高，而CD8耗竭T细胞（Tex）的比例较低（图1B）。为了进一步了解CD8+T细胞之间的关系，使用Monocle 2分析细胞间生物过程的时间动力学。CD8+T细胞的拟时间结果表明，细胞分化起点对应于naïve T细胞，其次是CD8 Teff，最后是CD8 Tex（图1C）。细胞密度分析结果同样展示了CD8细胞亚群的拟时间顺序，并进一步证实CD8 Teff细胞主要分布在Anxa1ΔMɸ小鼠中，而CD8 Tex细胞主要分布于Anxa1WT小鼠中（图1D）。此外，基因集分析结果显示，NK和CD8 Teff细胞在Anxa1ΔMɸ小鼠中显示出更高的细胞毒性评分和更低的耗竭评分（图1E,F）。这些结果表明，Anxa1ΔMɸ小鼠肿瘤的T细胞比Anxa1WT小鼠中的T细胞具有更高的毒性。
为了进一步验证Anxa1ΔMɸ小鼠的T细胞群，对scRNA-seq数据中T细胞受体（TCR）库进行了综合分析。Anxa1ΔMɸ小鼠中克隆频率大于10的克隆型比Anxa1WT小鼠中的克隆频率更高，尤其是Teff细胞，这表明在Anxa1ΔMɸ小鼠肿瘤中效应T细胞的克隆扩增增强（图1G）。
图1. scRNA-seq分析揭示了巨噬细胞Anxa1缺陷诱导的肿瘤中T细胞的变化
2.ANXA1缺失促进巨噬细胞向抗肿瘤M1型极化
接下来，作者将巨噬细胞分为七个亚簇。亚簇1、3、5和6高度表达M2巨噬细胞基因CD68、Mrc1和Arg1，并且M2基因集得分较高。因此，将它们定义为M2样亚簇。亚簇2、4和7高表达M1巨噬细胞基因CD86，被定义为M1样亚簇。有趣的是，Anxa1ΔMɸ小鼠的肿瘤M1样亚簇的比例高于Anxa1WT小鼠（图2A）。GO富集分析进一步揭示，M1样亚簇表现出与免疫和炎症反应以及细胞间粘附和Toll样受体信号传导相关的通路上调。为了更详细地了解巨噬细胞簇的时间动力学，进行了拟时间分析，结果表明起点对应于M2样亚簇的细胞，终点对应于M1样亚簇的细胞（图2B）。Arg1基因是M2巨噬细胞的特征性标志物，在拟时间分析的末期显示表达降低，表明免疫抑制活性下降。
图2. ANXA1缺失促进巨噬细胞向抗肿瘤M1型极化
结论
本研究揭示了巨噬细胞ANXA1在胰腺癌中的新角色，即通过调节肿瘤相关巨噬细胞的吞噬作用来促进抗肿瘤免疫反应。cGAS/STING通路的激活和免疫微环境的重塑可能是ANXA1促进抗肿瘤免疫反应的关键机制。这些发现为胰腺癌的治疗提供了潜在的新策略，即通过靶向ANXA1来激活抗肿瘤免疫反应。
参考文献
Hou Z, Lu F, Lin J, et al. Loss of Annexin A1 in macrophages restrains efferocytosis and remodels immune microenvironment in pancreatic cancer by activating the cGAS/STING pathway. J Immunother Cancer. 2024 Sep 4;12(9):e009318. doi: 10.1136/jitc-2024-009318. PMID: 39237260; PMCID: PMC11381726.
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