编辑推荐：
为解决免疫细胞精准量化及相关临床问题，研究人员开展 ImmuneLENS 相关研究。该研究可从 WGS 数据估算免疫细胞分数等，发现多种关联。推荐阅读，助您了解前沿成果，为免疫与癌症研究提供新思路。
在人体的健康保卫战中，免疫系统就是那支至关重要的 “军队”，其中的免疫细胞更是冲锋陷阵的 “战士”。精准了解这些 “战士” 的数量、质量以及它们所处的位置，对于我们理解免疫系统如何工作，尤其是在癌症研究领域，有着举足轻重的意义。比如说，肿瘤浸润淋巴细胞在癌症的发展和免疫逃逸过程中扮演着关键角色，高肿瘤 T 细胞浸润不仅能预示癌症患者的预后情况，还会影响免疫治疗的效果。然而，B 细胞浸润对癌症的影响却有些复杂，它既可能促进癌症发展，也可能抑制癌症，要是能把肿瘤浸润 B 细胞准确分类，或许就能揭开这个谜团，但这可不是一件容易的事。
再看看常规血液检测中的循环免疫细胞计数，虽然它与癌症治疗反应和预后有关联，可跟肿瘤浸润免疫细胞相比，它的相对重要性以及和临床的相关性，还没有得到系统的探究。而且，现有的检测方法或多或少都存在一些不足，这就像在迷雾中探索，让科研人员难以清晰地了解免疫细胞的真实情况。所以，找到一种更精准、更全面的方法来量化免疫细胞，就成了医学研究领域亟待解决的问题。
为了攻克这个难题，来自相关研究机构的科研人员在《Nature Genetics》期刊上发表了一篇名为 “Immune lymphocyte estimation from nucleotide sequencing reveals genetic and prognostic associations” 的论文。他们成功开发出了一种名为 ImmuneLENS（免疫淋巴细胞从核苷酸测序估计法）的新方法，就像是给免疫系统研究配备了一个 “透视镜”，能够从全基因组测序（WGS）数据中精准量化免疫细胞的相关指标，还发现了一系列重要的结论，这对癌症研究和治疗来说，有着不可估量的价值。
在这项研究中，科研人员运用了多种关键技术方法。他们借助全基因组测序技术获取数据，然后利用 ImmuneLENS 方法对数据进行深度分析。ImmuneLENS 是在之前的 T 细胞 ExTRECT 方法基础上升级而来的，它有三项厉害的改进：引入了基于片段的模型，可以更精确地拟合断点；能根据预测的 V 和 J 片段使用情况，估算淋巴细胞分数和克隆型多样性；还能从 IGH 位点估计 B 细胞分数和免疫球蛋白类别转换。此外，研究中还运用了多种数据分析技术，像相关性分析、生存分析等，来深入挖掘数据背后的信息。
下面咱们来详细看看这项研究的结果。
从 WGS 数据推断 T 细胞和 B 细胞分数
全基因组测序能深入分析体细胞突变等信息，但它能不能同时用来估算淋巴细胞浸润情况呢？科研人员为此开发了 ImmuneLENS 工具。这个工具对之前用于全外显子测序的 T 细胞 ExTRECT 方法进行了改进，不仅能预测 T 细胞含量，还能预测 B 细胞分数、IGH 位点的类别转换，以及提供 T 细胞受体（TCR）和 B 细胞受体（BCR）多样性的估计值。科研人员用 TRACERx100 肺癌样本对 ImmuneLENS 进行评估，这些样本有匹配的全外显子测序（WES）和全基因组测序数据，或者正交 RNA 测序（RNA-seq）数据。结果发现，WES 和 WGS 的 TCRA T 细胞分数在血液和肿瘤样本中都呈正相关，而且 ImmuneLENS 的敏感性更高。同时，不同 T 细胞类别的分数相互之间也呈正相关，这说明它们都能独立测量 T 细胞含量。此外，科研人员还用 TRACERx100 RNA-seq 数据进一步验证了 ImmuneLENS，发现它预测的 T 细胞和 B 细胞分数与其他相关指标都有很强的相关性，而且在低至 5× 的测序深度下，ImmuneLENS 也能准确测量 T 细胞分数。
WGS 能够准确测量 T 细胞和 B 细胞分数
科研人员用 TRACERx100 肺癌样本评估 ImmuneLENS 预测 T 细胞分数的准确性，这些样本有匹配的 WES 和 WGS 数据（n=322）或正交 RNA-seq 数据（n=126）。结果发现，WES 和 WGS 的 TCRA T 细胞分数在血液和肿瘤样本中都呈正相关，且 ImmuneLENS 敏感性更高，能检测到更多有 T 细胞浸润的样本。不同 T 细胞类别的分数相互正相关，但 TCRB T 细胞分数系统地小于 TCRA，TCRG 似乎测量的是总 T 细胞分数而非仅 γδ T 细胞。用 TRACERx100 RNA-seq 数据（n=126）进一步验证，发现 TCRA、TCRB 和 TCRG T 细胞分数与 Danaher T 细胞特征强烈相关，IGH B 细胞分数与 Danaher RNA-seq - 基于的 B 细胞分数也强烈相关，但不同 Ig 类别的 B 细胞相关性存在差异。ImmuneLENS 在低至 5× 深度下对 TCRA、TCRB 和 TCRG 的 T 细胞测量准确，B 细胞量化则需要更高深度。应用于 100,000 基因组计划（100KGP）中 441 名参与者的血源 WGS 样本和匹配血常规数据，发现循环 T 细胞分数与淋巴细胞计数正相关，与中性粒细胞计数和中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）负相关，T/B 细胞比值与淋巴细胞计数显著相关，可作为 NLR 的替代指标。
从 WGS 数据研究 T 细胞受体多样性
ImmuneLENS 能够从 WGS 数据中分析 TCR 和 BCR 的多样性。科研人员用了三种方法来评估从 WGS 数据得到的 TCR 多样性的准确性。一是将 ImmuneLENS 的输出结果和匹配的 TCR 测序（TCR-seq）数据作对比，发现 ImmuneLENS 预测的 T 细胞受体 α 可变（TRAV）片段比例在不同实际片段使用水平的四分位数之间有显著差异，但可能会低估 TCR 多样性。二是比较从 WGS-derived V 段使用（ImmuneLENS）得到的香农多样性分数和从 RNA-seq 数据计算得到的 TCR 库多样性，发现两者存在显著相关性。三是用 Jensen - Shannon 散度进行分析，发现来自同一患者的样本，其 TCR 库比来自不同患者的样本更相似。这些结果表明，通过预测的 TRAV 片段可以评估样本内的 TCR 多样性，还能对不同样本的 TCR 库进行比较。
100KGP 队列中的免疫景观
在验证了 ImmuneLENS 的准确性之后，科研人员把这个工具应用到了 100KGP 队列的 90,232 个 WGS 样本中。这里面有 14,501 个癌症样本，涵盖 33 种不同的组织学类型，还有 30,665 个健康个体的血液样本。分析结果显示，不同癌症类型的循环和浸润 T 细胞分数存在显著差异，比如儿童癌症患者的循环 T 细胞分数最高，胶质母细胞瘤患者的最低。肿瘤样本的 B 细胞含量比血液样本高，而 T 细胞含量则相反。而且，ImmuneLENS 还揭示了不同癌症类型中浸润和循环 B 细胞在类别转换上的差异，肿瘤浸润 B 细胞中类别转换的 IgA 和 IgG B 细胞增多。此外，还发现 IGH B 细胞分数在大多数组织学类型中，循环和浸润之间有很强的相关性，TRAV 片段的使用在循环和浸润 T 细胞之间以及不同癌症类型之间也存在显著差异。
循环白细胞分数的决定因素
科研人员发现，无论是健康参与者还是癌症患者，循环免疫分数都有很大差异，于是他们开始探究白细胞分数的关键决定因素。通过分析 100KGP 队列中不同年龄组的参与者，发现 T 细胞和 B 细胞分数会随着年龄增长而下降，而且癌症患者的循环 T 细胞和 B 细胞分数比健康人更低，类别转换的 B 细胞比例更高，这意味着癌症患者的 “免疫年龄” 更大。同时，性别差异在循环免疫分数中也很明显，女性癌症患者的 T 细胞分数在大多数年龄组都比男性患者高，在健康队列中，这种性别差异主要出现在老年组。另外，科研人员还发现，循环免疫分数有可能作为潜在的癌症标志物，因为在 100KGP 健康队列中，后来患上癌症的参与者，其循环中 IgM/IgD B 细胞分数更低，类别转换的 B 细胞分数更高。
遗传血统与淋巴细胞分数的关联
除了年龄和性别，遗传血统也可能影响免疫浸润和血液中的白细胞计数。科研人员把 100KGP 队列的参与者按照 1000 基因组计划定义的超级种群进行分组，发现健康和癌症队列中，不同遗传血统组的循环 T 细胞分数存在显著差异，非洲遗传血统的免疫分数明显更高，但肿瘤浸润 T 细胞分数在不同遗传血统组中没有显著差异。科研人员还研究了 1,635 个已知影响循环白细胞特征的单核苷酸多态性（SNP），发现影响 T 细胞分数的种系 SNP 在健康和癌症环境中是不同的。
量化免疫浸润导致的选择压力
免疫系统在癌症进化过程中可能是一股强大的选择压力。科研人员通过研究发现，一些已知癌症基因的突变与肿瘤免疫浸润有关。利用泊松模型，在控制了背景突变率、癌症类型、性别和肿瘤纯度等因素后，他们确定了 7 个与浸润 T 细胞分数显著相关的基因。比如，PIK3CA、MAP3K1、PTEN、CBFB 和 CDH1 的非同义突变在 T 细胞耗竭的肿瘤中富集，而 MUC16、B2M 和 BAP1 的突变则在 T 细胞丰富的肿瘤中富集。而且，不同癌症类型中，基因与免疫细胞亚群之间还有特定的关联，这揭示了肿瘤免疫微环境和癌细胞之间存在着多样的相互作用。
ImmuneLENS 淋巴细胞分数的预后价值
浸润肿瘤淋巴细胞和循环免疫细胞对很多癌症类型都有预后价值，但之前很难对两者进行直接比较。科研人员用 ImmuneLENS 进行比较后发现，在泛癌队列中，循环 T 细胞分数升高与总生存期改善密切相关，而且这种关联比肿瘤浸润 T 细胞分数更强。循环 IGH B 细胞和 IgM/IgD B 细胞升高也与更好的预后相关，而浸润 B 细胞和类别转换的循环 B 细胞则不显著。循环 T/B 细胞比值也有显著的预后价值，而且在调整了临床因素后，循环 T 细胞分数在多个癌症类型中仍然有重要的预后意义，这凸显了循环淋巴细胞的临床重要性，以及不同癌症中性别和免疫激活之间的相互作用。
总的来说，这项研究意义非凡。科研人员开发的 ImmuneLENS 方法，就像给医学研究打开了一扇新的大门。它能从全基因组测序数据中精准推断免疫细胞分数，还能分析 B 细胞类别转换和 T 细胞克隆型多样性。通过对 100KGP 队列的研究，发现了癌症患者和健康人在免疫细胞分数上的差异，以及年龄、性别、遗传血统等因素对免疫细胞分数的影响。而且，还找到了与肿瘤免疫浸润相关的基因，证实了循环淋巴细胞分数在癌症预后中的重要作用。不过，ImmuneLENS 也有一些小缺点，比如在进行 B 细胞相关分析时需要更高的测序深度，TCR 库分析的准确性也还有提升空间。但这并不影响它的价值，随着人群水平全基因组测序数据集越来越大，ImmuneLENS 为深入研究免疫失调提供了有力的工具，有望推动癌症研究和治疗取得更大的突破，为人类健康带来新的希望。
