Heterogeneous characteristics of γδ T cells in peripheral blood of diffuse large B-cell lymphoma

弥漫性大B细胞淋巴瘤外周血中γδ T细胞的异质性特征

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Abstract

Background: Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is a highly heterogeneous disease with variable clinical and molecular features. Studies have highlighted the significant role of γδ T cells in the survival of leukemia patients. However, the heterogeneity of γδ T cells and their impact on clinical correlation in the peripheral blood of patients with DLBCL remain unclear. Method: Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) was employed on 9 blood samples, sourced from 6 patients with diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) and 3 healthy individuals (HIs), to delineate clinically pertinent γδ T cell states and subsets in DLBCL patients. Flow cytometry was then employed to validate the relationship between DLBCL prognosis and γδ T cell subsets. Result: Our study integrated genetic drivers through consensus clustering, leading to the identification of 6 distinct γδ T cell subsets in DLBCL and HIs. These subsets include a naïve γδ T cell subset characterized by TCF7 and LEF1 expression, a memory γδ T cell subset sharing common genes such as GZMK, IL7R, an anti-tumor γδ T cell subset with overexpression of IFNG, TNF, and CD69, and two subsets exhibiting TIGIT overexpression indicative of an exhausted γδ T cell phenotype. Additionally, a cytotoxic γδ T cell subset marked by increased NKG7 and GZMB levels was identified. Our results revealed that while γδ T cells possess anti-tumor capacities, their functional effectiveness is diminished due to differentiation into exhausted subpopulations. Several clusters with high cytotoxicity scores also showed elevated exhaustion scores (C13-γδ-TIGIT.1, C14-γδ-TIGIT.2), suggesting the presence of a population in DLBCL samples that is simultaneously exhausted and cytotoxic. In particular, the TIGIT.2 γδ T cell subset manifests a more pronounced exhaustion score relative to TIGIT.1 γδ T cell subset, indicating differential levels of cellular exhaustion among these groups. Our analysis reveals a significant correlation between high expression of TIGIT γδ T cell subsets and poorer patient prognoses. We also discovered unique expression profiles within these subgroups: TIGIT.1 γδ T cells are marked by elevated CXCR4 expression, contrasting with the TIGIT.2 γδ T cell subgroup which exhibits increased CX3CR1 expression. Pseudotime analysis implies a potential differentiation trajectory from naïve and GZMK γδ T cells to various terminally differentiated subsets, with genes associated with stemness (e.g., TCF-1) subsequently downregulated. These findings suggest that TIGIT.2 subset may be further along in the differentiation trajectory, potentially representing a more terminally differentiated state than TIGIT.1 subset. According to our clinical validation cohort, the TIGIT+ γδ T cell subset is highly expressed in patients and correlates with poor prognosis. Conclusion: We identified genetic subtypes of γδ T cells with distinct genotypic and clinical characteristics in DLBCL patients. Expression levels within these subgroups emerged as potential indicators for patient outcomes and as crucial factors in shaping therapeutic strategies. These insights significantly advance our understanding of intricate relationships among cellular subgroups and their roles in influencing disease progression and patient prognosis.

文献解析

1. 领域背景与文献引入

文献英文标题:Heterogeneous characteristics of γδ T cells in peripheral blood of diffuse large B-cell lymphoma;发表期刊:Biomarker Research;影响因子:未公开;研究领域:肿瘤免疫治疗(弥漫大B细胞淋巴瘤免疫细胞异质性研究)

弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)是非霍奇金淋巴瘤中最常见的亚型,具有高度异质性,临床行为和预后差异显著。以利妥昔单抗联合CHOP(R-CHOP)为基础的治疗方案显著改善了患者的临床结局,但复发和耐药仍是当前DLBCL治疗面临的核心挑战。γδ T细胞作为一类兼具先天免疫和适应性免疫功能的淋巴细胞,具有非MHC限制性的细胞毒性,能够分泌多种细胞因子增强抗肿瘤免疫,同时降低免疫逃逸风险,在肿瘤免疫治疗中展现出良好的应用前景。领域共识:γδ T细胞在白血病患者的生存中发挥重要作用,但其在DLBCL患者外周血中的异质性特征及其与临床预后的关联尚未明确,这一研究空白限制了γδ T细胞在DLBCL免疫治疗中的精准应用。因此,本研究旨在通过单细胞RNA测序技术系统解析DLBCL患者外周血γδ T细胞的亚型异质性,明确各亚型的功能特征及临床意义,为DLBCL的预后评估和免疫治疗靶点开发提供新的依据。

2. 文献综述解析

本文综述部分围绕γδ T细胞的功能异质性及免疫检查点TIGIT在肿瘤中的作用展开,分类维度涵盖γδ T细胞的功能亚型(抗肿瘤、免疫调节、耗竭等)以及TIGIT在不同肿瘤类型中的表达模式与临床意义。

现有研究表明,γδ T细胞在血液系统恶性肿瘤中具有双重作用,既可以通过分泌穿孔素、颗粒酶B等发挥直接抗肿瘤效应,也可以通过表达免疫检查点分子呈现耗竭表型,促进肿瘤免疫逃逸。TIGIT作为新型免疫检查点受体,在实体瘤和血液肿瘤中均被证实与T细胞耗竭、不良预后相关,但其在DLBCL患者γδ T细胞中的具体作用尚未被系统研究。现有研究的局限性在于,多聚焦于γδ T细胞的整体功能,缺乏对其亚型异质性的深入解析,尤其是在DLBCL中,外周血γδ T细胞的亚型组成、分化轨迹及临床关联仍不清晰。

与现有研究相比,本研究首次利用单细胞RNA测序技术对DLBCL患者外周血γδ T细胞进行系统分型,鉴定出包括耗竭亚型在内的6种γδ T细胞亚型,并进一步区分了两种具有不同分化状态和临床意义的TIGIT+耗竭亚型,明确了其与DLBCL患者预后的关联,填补了DLBCL中γδ T细胞异质性研究的空白,为DLBCL的免疫治疗提供了新的潜在靶点。

3. 研究思路总结与详细解析

本研究的整体框架为:通过单细胞RNA测序技术解析DLBCL患者与健康人外周血γδ T细胞的转录组异质性,鉴定功能亚型;通过功能评分、通路富集分析明确各亚型的功能特征;通过细胞命运轨迹分析探索γδ T细胞的分化路径;最后通过流式细胞术、qPCR及临床预后分析验证研究结果的临床意义。核心科学问题是DLBCL患者外周血γδ T细胞的亚型组成、功能异质性及分化轨迹,以及TIGIT+γδ T细胞亚型在DLBCL进展和预后中的作用。技术路线遵循“转录组分析→亚型鉴定→功能解析→临床验证”的闭环逻辑。

3.1 样本收集与γδ T细胞分离

实验目的是获取DLBCL患者和健康对照的外周血γδ T细胞,为后续单细胞转录组分析和功能验证提供样本基础。方法细节为:研究共招募6例DLBCL患者(4例初治、2例复发难治)和2例健康人,采集外周血样本后,采用Ficoll密度梯度离心法分离外周血单个核细胞(PBMC),随后使用磁珠激活细胞分选(MACS)技术,通过Anti-pan-γδ磁珠分选γδ T细胞,经流式细胞术验证细胞纯度>50%后,将分离得到的γδ T细胞冻存于-80℃备用。结果解读:成功获取了高纯度的γδ T细胞,为后续实验提供了合格样本。
实验所用关键产品:Miltenyi Biotec的Anti-pan-γδ磁珠、LS columns(货号130-050-701),Thermo Fisher Scientific的PBS、胎牛血清(FBS),Sangon Biotech的牛血清白蛋白(BSA)等。

3.2 单细胞RNA测序与数据处理

实验目的是通过单细胞转录组分析解析γδ T细胞的亚型异质性。方法细节为:将冻存的γδ T细胞快速解冻,制备单细胞悬液,使用BD Rhapsody平台进行单细胞多重标记和转录组建库,随后采用Illumina Novaseq6000系统进行高通量测序。测序数据经bcl2fastq转换为FASTQ格式后,使用R包Seurat进行质控(过滤基因数<200或>3000、线粒体基因占比>20%的细胞)、归一化、可变基因鉴定、降维(PCA、UMAP)及聚类分析,同时使用harmony去除批次效应。结果解读:从T/NK细胞群中鉴定出5种γδ T细胞亚型,分别为 naive亚型(高表达TCF7、LEF1)、memory亚型(高表达GZMK、IL7R)、激活型亚型(高表达TNF)、细胞毒性亚型(高表达GNLY、NKG7)、耗竭型亚型(高表达TIGIT);进一步分析显示,DLBCL患者尤其是复发难治患者中,耗竭型γδ T细胞比例升高,而memory和激活型γδ T细胞比例降低(n=8,P<0.05)。


实验所用关键产品:BD Human Single-Cell Multiplexing Kit(货号633781),Illumina Novaseq6000测序系统,R包Seurat、harmony等。

3.3 γδ T细胞亚型功能分析

实验目的是评估各γδ T细胞亚型的细胞毒性和耗竭状态,明确其功能异质性。方法细节为:使用Seurat的AddModuleScore函数计算各亚型的细胞毒性和耗竭基因模块评分,通过基因集变异分析(GSVA)进行KEGG和GO通路富集,利用SCENIC分析转录因子调控网络。结果解读:细胞毒性评分显示,细胞毒性亚型(C13-γδ-GNLY)和耗竭型亚型(C14-γδ-TIGIT)的细胞毒性评分显著高于其他亚型(P<0.001);同时,耗竭型亚型的耗竭评分也显著高于其他亚型(P<0.001),提示该亚型同时具有细胞毒性和耗竭特征。通路富集分析显示,DLBCL患者的γδ T细胞中,细胞凋亡、TGF-β信号通路等免疫抑制通路激活,而T细胞受体信号通路等免疫激活通路下调。


文献未提及具体实验产品,领域常规使用R包Seurat、GSVA、SCENIC等生物信息学工具。

3.4 耗竭型γδ T细胞亚型细分与功能验证

实验目的是进一步解析耗竭型γδ T细胞的亚型异质性,明确不同耗竭亚型的功能特征及临床意义。方法细节为:对C14-γδ-TIGIT亚型进行重聚类分析,根据差异基因表达分为TIGIT.1(高表达CXCR4)和TIGIT.2(高表达CX3CR1)两个亚型,随后分析两个亚型的功能评分、基因表达及临床分布。结果解读:TIGIT.2亚型的细胞毒性和耗竭评分均显著高于TIGIT.1亚型(P<0.05),且在复发难治DLBCL患者中占比更高;基因表达分析显示,TIGIT.2亚型高表达细胞毒性基因(GNLY、GZMB、PRF1)和免疫抑制基因(TIGIT、TOX、LAG3),而TIGIT.1亚型高表达干性基因(TCF7、LEF1)。


文献未提及具体实验产品,领域常规使用R包Seurat进行重聚类分析。

3.5 γδ T细胞分化轨迹分析

实验目的是探索DLBCL患者外周血γδ T细胞的分化路径,明确各亚型之间的发育关系。方法细节为:使用R包Monocle进行细胞命运轨迹重建,选取差异表达基因构建分化轨迹,分析各亚型在轨迹中的位置及基因表达动态变化。结果解读:轨迹分析显示,naive亚型(C10-γδ-TCF7)和memory亚型(C11-γδ-GZMK)位于分化轨迹的起始端,为初始状态;激活型亚型(C12-γδ-TNF)、细胞毒性亚型(C13-γδ-GNLY)和耗竭型亚型(TIGIT.2)位于轨迹的末端,为终末分化状态;TIGIT.1亚型位于初始状态和终末耗竭状态之间,为过渡型耗竭亚型。随着分化进程,干性基因(TCF7、LEF1)表达下调,而细胞毒性基因和免疫抑制基因表达上调。


实验所用关键产品:R包Monocle。

3.6 临床样本验证与预后分析

实验目的是验证单细胞转录组分析结果的临床相关性,明确TIGIT+γδ T细胞亚型与DLBCL患者预后的关联。方法细节为:对29例DLBCL患者和30例健康人的外周血样本进行流式细胞术检测,分析γδ T细胞比例及TIGIT表达水平;采用qPCR验证关键基因的表达;通过Kaplan-Meier生存分析评估TIGIT表达与患者无进展生存期(PFS)的关联。结果解读:流式细胞术结果显示,DLBCL患者外周血中γδ T细胞比例显著低于健康人(P=0.0004,n=59),而TIGIT+γδ T细胞比例显著高于健康人(P=0.03,n=59);qPCR验证显示,DLBCL患者中效应分子(穿孔素、IFNG、TNF)和激活标记物(CD69)的表达下调,而CXCR4表达上调;Kaplan-Meier分析显示,TIGIT高表达的DLBCL患者无进展生存期显著短于低表达患者(P=0.037,n=29)。


实验所用关键产品:Biolegend的CD3-APC-Cy7(货号300317)、TCRγδ-PerCP-Cy5.5(货号331223)、TIGIT-PE(货号372704)抗体,BD FACS Verse流式细胞仪,Invitrogen的TRIzol试剂,Takara的PrimeScript™ RT reagent Kit,TIANGEN的SYBR Master Mix等。

4. Biomarker研究及发现成果解析

本研究鉴定的Biomarker为TIGIT+γδ T细胞亚型(包括TIGIT.1和TIGIT.2),作为DLBCL的预后Biomarker,其筛选与验证逻辑为:通过单细胞RNA测序聚类鉴定亚型→ 临床大样本流式细胞术验证表达差异→ 生存分析关联预后。

TIGIT+γδ T细胞亚型属于免疫细胞类Biomarker,其中TIGIT.2为终末耗竭亚型,TIGIT.1为过渡型耗竭亚型,二者共同构成了DLBCL患者外周血中具有不良预后意义的γδ T细胞群体。筛选逻辑为基于单细胞转录组的无监督聚类,结合功能评分和临床分布特征确定;验证逻辑为通过流式细胞术在独立临床队列中验证其表达差异,并通过生存分析明确其预后价值。

Biomarker的来源为DLBCL患者和健康人的外周血单个核细胞(PBMC),验证方法包括流式细胞术定量检测TIGIT在γδ T细胞上的表达,qPCR验证相关基因的表达水平。特异性方面,DLBCL患者中TIGIT+γδ T细胞比例显著高于健康人(P=0.03,n=59);敏感性方面,文献未明确提供具体数据,但流式细胞术检测显示该亚型在复发难治DLBCL患者中的比例进一步升高,提示其与疾病进展相关。

该Biomarker的功能关联为,TIGIT+γδ T细胞亚型通过高表达免疫抑制基因(TIGIT、TOX、LAG3)呈现耗竭表型,同时保留一定的细胞毒性,但其抗肿瘤功能受损,促进DLBCL的免疫逃逸;创新性在于首次在DLBCL中鉴定出两种具有不同分化状态和临床意义的TIGIT+γδ T细胞耗竭亚型,明确了其分化轨迹及与预后的关联;统计学结果显示,高TIGIT表达的DLBCL患者无进展生存期显著缩短(P=0.037,n=29),提示TIGIT+γδ T细胞可作为DLBCL的不良预后Biomarker。此外,该Biomarker还为DLBCL的免疫治疗提供了新的靶点,靶向TIGIT可能逆转γδ T细胞的耗竭状态,恢复其抗肿瘤功能。

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