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本研究由復旦大學基礎醫學院及生物醫學研究院儲以微教授和劉榮花研究員團隊合作，文章于2022年6月3日發表在Immunity雜志（IF=43.474）上，題目為Leucine-tRNA-synthase-2-expressing B cells contribute to colorectal cancer immunoevasion。
烈冰生物參與本研究中的單細胞測序工作，這也是我們單細胞測序服務助力發表的第三篇immunity文章，下面一起來了解下本文的研究思路和成果吧~
樣本處理
荷瘤小鼠（T1和 T3分期）CRC和正常結腸組織，分選CD45+免疫細胞
單細胞捕獲平臺
烈冰生物10X Genomics平臺
單細胞測序，流式分選，靶向代謝組學，細胞共培養，免疫熒光，染色質免疫沉淀，實時逆轉錄PCR分析等
細胞聚類分析，subCluster分析，差異基因表達分析，GO/Pathway分析，擬時序分析，細胞通訊分析和 QuSAGE分析等
研究人員首先從CRC荷瘤小鼠的結直腸癌樣本中分選了腫瘤浸潤CD45+細胞進行單細胞測序實驗，對獲得的細胞進行了分群和B細胞、漿細胞（PC）的subCluster分析，發現LARS B細胞亞群獨立于卵泡B細胞亞群（FOB）、生發中心B細胞亞群（GCB）和PC亞群。基于差異表達基因和QuSAGE分析發現，LARS B高度表達Lars2并與亮氨酸生物合成和線粒體氨酰-tRNA生物合成功能顯著相關。
此外，隨著腫瘤的生長，LARS B數量增加。擬時序分析顯示LARS B細胞源自FOB細胞并向PC分化。但與PC不同的是，LARS B高表達Ptprc、Pax5、和Tgfb1等基因，表型上類似于漿細胞前體細胞，表達漿細胞驅動基因Prdm1，但抗體分泌能力較低，并通過TGF-β1與Treg細胞通訊密切。
團隊進一步利用免疫組化染色發現LARS B存在于TLS以外的腫瘤間質，而正常組織、骨髓、脾臟和外周血中極少存在。而收集臨床CRC患者的腫瘤組織，息肉和配對的正常組織及外周血樣本分析表明，LARS B也存在于CRC患者中。此外利用90例CRC患者的組織芯片染色結果顯示，組織內LARS B的富集與不良預后呈現正相關。
進一步探究LARS B形成的原因和功能，發現相比其他氨基酸，亮氨酸在腫瘤浸潤B細胞高度富集；TGF-β1的分泌也與亮氨酸濃度有關。在化學誘導和原位腫瘤兩種CRC小鼠模型中，高亮氨酸飲食使腫瘤局部產生更多的LARS B并伴隨著TGF-β1的增加，進而促進腫瘤進展。細胞體外共培養證實LARS B存在對TGF-β1依賴的調節性特征，進而促進Treg形成。
機制研究發現LARS B的核心基因Lars2定位在線粒體，對線粒體呼吸鏈復合體I-V蛋白翻譯至關重要。B細胞中缺失Lars2，線粒體呼吸鏈復合體的蛋白質表達（復合物I、NADH脫氫酶等）受到抑制，進而導致NADH向NAD+再生和TGF-β1的產生受阻。相較于瘤內的其他B細胞亞群，LARS B的線粒體代謝增強，特別是NAD+的再生，而NAD+依賴的去乙酰化酶（SIRT1）通過去乙酰化轉錄因子（PAX5），使其與Tgfb1啟動子區的結合能力增強，促進了Tgfb1轉錄。
鑒于LARS B的亮氨酸依賴性特點，研究人員提出了一種安全有效的亮氨酸節律飲食方案，以7天為一個周期，其中4天正常飲食，3天采用亮氨酸缺失飲食方式，該方案顯著抑制LARS B細胞介導的結直腸癌免疫逃逸，減緩了腫瘤進展。鑒于腸癌與飲食的密切關系，該食療方案將助益腸癌的臨床防治和患者的個人飲食管理。
總的來說，團隊利用單細胞測序技術系統分析了結直腸癌不同階段的腫瘤浸潤B細胞，首次發現一群高表達亮氨酸tRNA合成酶2 (LARS2) 的B細胞新亞群 (LARS B)。這群LARS B不僅具有TGF-β1主導的調節性特征，還具有亮氨酸營養偏好。基于此，團隊提出通過限制亮氨酸飲食清除LARS B細胞、激活抗腫瘤免疫效應。
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