STAMP体内成像平台解析肿瘤免疫微环境的异质性与动态
STAMP 体内成像平台解析肿瘤免疫微环境的异质性与动态
Global ImmunoTalks播出Genentech Christine Moussion的专家讲座，介绍其团队自主研发的STAMP体内成像平台：通过激光微孔阵列在小鼠皮肤接种克隆同源GFP+肿瘤细胞。
讲者 Christine Moussion（Genentech）从患者免疫病理出发，将实体瘤按 CD8 T 细胞分布分为三型：inflamed（T 细胞浸润瘤核）、immune excluded（T 细胞卡在基质外）、immune desert（几乎无 CD8 募集）；对 checkpoint 阻断的应答富集于 inflamed 型，而 desert/excluded 是最大未满足需求。团队目标是把这些肿瘤从 desert 转为 excluded 再到 inflamed。
- 讲者 Christine Moussion（Genentech）从患者免疫病理出发，将实体瘤按 CD8 T 细胞分布分为三型：inflamed（T 细胞浸润瘤核）、immune excluded（T 细胞卡在基质外）、immune desert（几乎无 CD8 募集）；对 checkpoint 阻断的应答富集于 inflamed 型，而 desert/excluded 是最大未满足需求。团队目标是把这些肿瘤从 desert 转为 excluded 再到 inflamed。
- 自主研发 STAMP（Skin Tumor Array by Microporation）：激光在小鼠皮肤打孔阵列，接种单细胞克隆、基因完全一致的 GFP+ 肿瘤细胞，每日活体成像长达 30 天，配自动化分割 + 机器学习追踪；绿通道为肿瘤 GFP、红通道为 tdTomato CD8 T 细胞。用"径向分析"（360° 半径平均荧光）把肿瘤分类为 inflamed/excluded，并以"核外/核内 T 细胞丰度比"作连续变量定量。
- 核心现象：同一只 WT 小鼠、同一 T 细胞库、克隆同源的肿瘤，30% 被排斥（Rag2 缺陷鼠 100% 生长），相距约 1 mm 即可一边长一边被排斥，且 CD8 与 CD4 依赖（过继转移/清除实验证实）。阵列中同时存在第四种表型"rejected"——GFP 消失后 T 细胞成簇遗留数周疤痕。穿刺活检的 PCA 按免疫表型聚类；与人临床试验样本（卵巢、肺、膀胱）比较：inflamed 富集干扰素/免疫/同种异体排斥通路，excluded 富集血管生成、缺氧、TGF-β、EMT、肌生成，desert 富集 Wnt/β-catenin、EDA——与小鼠皮肤模型共享。
- 异质性非技术/器官特异：在自发肺转移（IV 接种 KPP-GFP）模型中同样存在。肿瘤细胞的基因型只影响各表型概率而非决定结果（B16-F10、KPP 胰腺、肺癌 gem 模型比例不同，但局部异质始终存在；时序 RNA-seq 未见到特定突变累积）。早期（第 8 天）浸润的 T 细胞质量在各表型间相似（CD4/CD8 亚群、TCR 库无差异），但同一克隆型在 inflamed 肿瘤中呈现线粒体生物合成与细胞因子翻译特征上调——提示 T 细胞在 inflamed TME 中功能更好。
- 双光子成像 + 钙传感器（肿瘤细胞表达 GCaMP6，被 T 细胞"戳孔"时钙内流变绿）量化"calcium flashing index"：inflamed 与 excluded 的 T 细胞数量相近，但 inflamed 的杀伤闪光指数与排斥率显著更高——空间分布与功能胜过单纯数量。髓系/基质层面：inflamed & rejected 富集单核来源细胞（炎症单核、mo-DC、MHCII+ 成熟 DC）与中性粒细胞，desert 富集组织驻留/TRM+ 巨噬细胞与 cDC1；成纤维细胞中化学因子分泌型 CAF（chCAF，非炎症 CAF）见于 inflamed/rejected，免疫抑制型 CAF（TGF-β、IL-15、LIF，TGF-β CAF 在 excluded 扩张）见于 desert/excluded。受体-配体分析呈"成纤维细胞分泌髓系趋化因子→募集髓系→髓系分泌 CXCL10/CCL5 等淋巴趋化因子"链式反应。清除单核/中性粒或消融成纤维细胞（Turley 实验室 DTR 系统）均阻断 T 细胞募集、偏向 desert。
- 治疗验证：抗 TGF-β + 抗 PD-L1 联合。抗 PD-L1 与联合都能大量募集 T 细胞，但只有联合实现有效排斥——总 T 细胞数量不足够，需其快速浸润瘤核。轨迹热图分三类：起始 desert 但持续 excluded、快速转 inflamed、先 excluded 后 late inflamed；仅第二类高效排斥，说明存在关键时间窗（excluded 过久 T 细胞失能，TME "历史"被印记）。患者层面：同一病灶在 checkpoint 前后活检可见双向转换；荷兰 De Visser 实验室活体示踪显示同一病灶出现环状 T 细胞浸润；同一 TNBC 患者原发灶热、胸膜/肺转移灶冷。结论：系统性 T 细胞生成之后，肿瘤局部髓系-成纤维细胞回路决定结局，未来需 T 细胞靶向 + TME 靶向联合，并延伸到成纤维细胞、血管、神经元、DC、巨噬、缺氧等多维 TME 图谱与 CRISPR 筛选。
- 定位：肿瘤免疫/TME；非 AI。
实体瘤按 CD8 T 细胞浸润格局分型并以此预示 checkpoint 疗效的框架由来已久：肿瘤细胞内在因素（如非炎症克隆高分泌 CXCL1）可塑造非炎症微环境并左右免疫治疗敏感性 [1]；乳腺癌转移灶的致密纤维基质会把 CTL 挡在瘤外，需阻断 CXCR4 方能减轻纤维化、恢复浸润 [3]。但这些认识多来自终点式的静态取样，既难以解释同一宿主内遗传一致的肿瘤为何命运分歧，也说不清 T 细胞数量之外还缺什么——PD-1 阻断后衰竭样 CD8 的复苏幅度若不与肿瘤负荷相称，仍不构成临床应答 [2]。
Genentech 的 Christine Moussion 在学术讲座中报告的 STAMP 平台正是为此设计：激光在小鼠皮肤打微孔阵列，接种基因完全一致的单克隆 GFP+ 肿瘤细胞，绿通道记肿瘤、红通道记 tdTomato CD8 细胞，每日活体成像长达 30 天，配以自动分割与机器学习追踪，用径向荧光分析和核外/核内 T 细胞丰度比把肿瘤连续分为 inflamed、excluded，连同 desert 与排斥后的 rejected 共四型。关键现象是：同一只 WT 小鼠、同一 T 细胞库的同源克隆肿瘤有 30% 被排斥（Rag2 缺陷鼠 100% 生长），相距约 1 mm 即一长一消，且依赖 CD8 与 CD4；穿刺活检转录组按免疫表型聚类，与人卵巢、肺、膀胱临床试验样本共享特征——inflamed 富集干扰素通路，excluded 富集血管生成、缺氧、TGF-β、EMT，desert 富集 Wnt/β-catenin、EDA。
相对“细胞内在因素决定微环境”的认识 [1]，这里的推进在于：基因型只影响各表型出现的概率（B16-F10、KPP 胰腺、肺 gem 模型比例不同，时序 RNA-seq 未见特定突变累积），克隆一致而局部异质性依旧，自发肺转移模型亦然。第 8 天各表型浸润 T 细胞的亚群与 TCR 库并无差异，但同一克隆型在 inflamed 肿瘤中上调线粒体生物合成与细胞因子翻译；GCaMP6 钙成像进一步显示，inflamed 与 excluded 的 T 细胞数量相近，杀伤钙闪指数与排斥率却显著更高——空间分布与功能重于数量，与“复苏幅度须与负荷相称方见应答”的临床观察 [2] 相通。机制落在髓系-成纤维回路：inflamed/rejected 富集单核来源细胞与中性粒细胞，化学因子型 CAF 募集髓系、髓系再分泌 CXCL10/CCL5 招募淋巴细胞，而 TGF-β 型抑制性 CAF 在 excluded/desert 扩张，与纤维基质排除 CTL 的既有证据 [3] 相合；清除单核/中性粒或消融成纤维细胞均使肿瘤偏向 desert。治疗上，抗 PD-L1 单用与联合抗 TGF-β 都能大量募集 T 细胞，但只有联合实现有效排斥，且仅“快速转 inflamed”的轨迹高效排斥——excluded 拖延过久则 T 细胞失能，TME 留下“历史印记”。结论是：系统性 T 细胞生成之后，局部髓系-成纤维细胞回路决定结局。
局限在于证据主要出自小鼠皮肤阵列模型，患者侧的病灶治疗前后双向转换、De Visser 实验室示踪到的环状浸润、同一 TNBC 患者原发灶热而胸膜/肺转移灶冷等仍属关联性线索；印记的机制与该联合哪些 TME 靶点尚未解决，讲者拟以成纤维、血管、神经元、DC、巨噬、缺氧多维图谱加 CRISPR 筛选推进。该平台已于 2023 年以同行评审论文发表（Ortiz-Muñoz 等）[4]，据报道近期还被用于 cDC1-T 细胞互作研究[5]。
- 1.Tumor Cell-Intrinsic Factors Underlie Heterogeneity of Immune Cell Infiltration and Response to Immunotherapy · Immunity 2018
- 2.T-cell invigoration to tumour burden ratio associated with anti-PD-1 response · Nature 2017
- 3.Blocking CXCR4 alleviates desmoplasia, increases T-lymphocyte infiltration, and improves immunotherapy in metastatic breast cancer · Proc Natl Acad Sci U S A 2019
- 4.In situ tumour arrays reveal early environmental control of ... · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov 2026
- 5.Intratumoral cDC1-T Cell Clusters Serve as Sites of Local ... · researchgate.net 2026
STAMP把克隆同源肿瘤阵列接种与30天活体成像结合，为单只小鼠内做多表型平行对照提供了可迁移的实验范式。
来源：专家解读（YouTube） · youtube.com