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Genome Biology | 张泽民课题组与合作者揭示结直肠癌肿瘤特异性T细胞的甲基化特征

时间:2020/01/06   放大字体 放小字体 打印

  1月3日,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)、生命科学学院、北京未来基因诊断高精尖创新中心(ICG)张泽民课题组联合首都医科大学附属北京世纪坛医院彭吉润课题组,在期刊《Genome Biology》上发表了题为“Distinct epigenetic features of tumor-reactive CD8+ T cells in colorectal cancer patients revealed by genome-wide DNA methylation analysis“的研究论文,揭示了结直肠癌肿瘤特异性T细胞的甲基化特征。

  结直肠癌(CRC)是我国常见的消化道恶性肿瘤,然而现今针对结直肠癌患者的免疫疗法,效果难以令人满意。近年来,越来越多的文献发现并非所有肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)都具有肿瘤反应性。相反地,这些肿瘤浸润的淋巴细胞中存在大量旁观者细胞(bystanders),它们可以识别与癌症无关的抗原表位。因而,靶向肿瘤特异性(tumor-reactive)CD8+ T细胞极有可能显著改善肿瘤免疫疗法的效果。为此,本课题结合甲基化和转录组测序,以naïve CD8+ T细胞、effector memory CD8+ T 细胞以及两类旁观者细胞为对照,系统性地刻画了结直肠癌患者体内肿瘤特异肿瘤特异性(tumor-reactive)CD8+T细胞的甲基化和转录组特征,并探索了肿瘤特异性CD8+T细胞形成过程中潜在的关键调控因子。

  具体地,根据CD39和CD103(CD8+ T细胞肿瘤特异性的表面标记分子)的表达量,本课题从结直肠癌患者的肿瘤组织中分选出肿瘤特异性的CD8+ T细胞(CD103+CD39+)以及两类旁观者细胞(CD103-CD39-和CD103+CD39-)。另外,从患者的外周血里分选出naïve CD8+ T细胞和effector memory CD8+ T细胞作为参照物。通过比较肿瘤特异性CD8+ T细胞与其他类型T细胞的转录组特征,我们进一步确认了文献报道中肿瘤特异性CD8+ T细胞具体“耗竭“和“TRM”的双重特性。通过对比这5类CD8+ T细胞的甲基化谱,本课题发现在肿瘤特异性CD8+ T细胞中存在特异性低甲基化区域能影响肿瘤特异性标记分子CD39和CD103以及与“耗竭“信号相关基因的表达量,如PDCD1,HAVCR2。进一步地,通过转录因子结合位点富集分析,本课题探索了在这5类CD8+ T细胞的形成过程中潜在发挥重要功能的转录因子。例如,肿瘤特异性的CD8+ T细胞中显著富集BATF,NR4A1和VDR等。其中BATF和NR4A1均已被证实在T细胞”耗竭“的过程中发挥重要的调控功能,因而我们推测VDR同样在肿瘤特异性的CD8+ T细胞的形成过程中发挥重要功能(图1)。

图1. 肿瘤特异性的CD8+ T细胞的分选方法及其转录组和甲基化组特征

  北京大学BIOPIC和生命科学学院杨瑞博士、北京大学BIOPIC和生命科学学院博士后程斯进和北京大学第九临床医学院(北京世纪坛医院)博士生罗楠为该论文的并列第一作者,北京大学BIOPIC和生命科学学院任仙文副研究员、张泽民教授和北京世纪坛医院彭吉润教授为该论文的共同通讯作者。该课题得到了国家自然科学基金委和北京未来基因诊断高精尖创新中心的资助。

张泽民教授>>

  张泽民,国家“海外高层次人才”特聘专家,教育部“长江学者”,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)与北京未来基因诊断高精尖创新中心(ICG)研究员,北京大学生命科学学院讲席教授,北大清华联合中心高级研究员。1988年本科毕业于南开大学,经CUSBEA赴美留学, 于1995年在宾州州立大学获得生物化学和分子生物学博士学位。在旧金山加州大学进行博士后研究工作后,于1998年任职于美国Genentech公司,开始生物信息和癌症基因组研究工作,曾任系主任、生物信息首席科学家。2014年加入北京大学,致力于生物信息、癌症基因组和肿瘤免疫研究。他的实验室目前正利用前沿的实验技术和生物信息学方法进行肿瘤及其微环境的异质性、耐药性、以及免疫细胞和肿瘤细胞的相互作用等方面的研究。2018年作为创始人建立百奥智汇科技有限公司,致力于挖掘单细胞基因组学和生物信息学在人类疾病诊断和治疗上的应用。张泽民教授已多次在Cell、Nature、Nature Genetics、Nature Biotechnology、Nature Medicine等国际著名杂志上发表论文,并担任多家专业杂志的编委,包括“Cell Systems”, “Genome Medicine”和“Cell Reports”。  

任仙文副研究员>>

  任仙文,北京大学副研究员。2010年毕业于中国科学院数学与系统科学研究院,获得运筹学与控制论博士学位。随后任职于中国医学科学院病原生物学研究所,任助理研究员、副研究员,从事宏基因组测序数据的生物信息分析工作,参与完成了中国蝙蝠类、啮齿类动物携带病毒谱的扫描工作,发现了数百种新病毒,包括新SARS-like冠状病毒、MERS-like冠状病毒、Henipa-like病毒,相关研究被Science杂志特别评论,相关技术获得专利授权1项并在临床中得到了应用,于2014年获颁“协和新星”荣誉称号,于2016年获得教育部科技进步一等奖,排名第三。2016年加入北京大学,致力于单细胞转录组测序的生物信息学分析和肿瘤免疫的研究,针对大规模单细胞测序数据的聚类问题、单细胞组织分布的定量问题、发育路径和跨组织迁移等动态行为的推测问题等重要前沿生物信息学问题提出了关键技术创新。在Cell、Nature、Nature Medicine、Genome Biology、Nucleic Acids Research、Bioinformatics等国际知名杂志上发表论文40多篇,其中第一作者或通讯作者论文30篇,并担任Frontiers in Genetics等杂志编辑。