引言
張澤民博士，中國科學(xué)院院士，國家特聘教授，北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）主任、生命科學(xué)學(xué)院終身講席教授；大多醫(yī)學(xué)科研界研究者們耳熟能詳?shù)拿?，抑或了解過他的傳奇故事，聽到他，腦海中立刻浮現(xiàn) “生信大佬”，“單細(xì)胞測序技術(shù)”，“泛癌數(shù)據(jù)挖掘”等字樣。2017年發(fā)表的第一篇國產(chǎn)Cell[1]開始，讓中國的醫(yī)學(xué)科研界徹底記住了他的名字！之后張老師課題組一直致力于用前沿的基因組學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)來解決癌癥生物學(xué)中的核心問題，包括應(yīng)用單細(xì)胞測序技術(shù)來研究腫瘤微環(huán)境（TME），在單細(xì)胞水平研究腫瘤免疫以及各種細(xì)胞成分對(duì)腫瘤功能和藥敏的影響，抗癌藥靶和生物標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)，以推進(jìn)癌癥免疫治療和靶向治療的發(fā)展并提供新的可行方案。在短短5年時(shí)間內(nèi)產(chǎn)出許多具有重大意義的科研成果，發(fā)表在CNS主刊，特別是在2021年達(dá)到了學(xué)術(shù)頂峰，相信未來張老師團(tuán)隊(duì)還可能繼續(xù)創(chuàng)造新的科研高峰。
今天艾發(fā)發(fā)同學(xué)借此機(jī)會(huì)系統(tǒng)總結(jié)下截至目前張老師重要的研究發(fā)現(xiàn)（內(nèi)含大量多重免疫組化的圖像驗(yàn)證結(jié)果）（由于張老師掛名的論文太多，此次僅對(duì)科研最精華、張澤民老師作為末尾通訊的多項(xiàng)研究進(jìn)行解讀）。
重要科研成果精粹解讀
首先介紹的是張老師名聲大燥的代表性文章，當(dāng)屬2017年Cell上名為Landscape of Infiltrating T Cells in Liver Cancer Revealed by Single-Cell Sequencing的文章[1]。這項(xiàng)研究可謂是利用單細(xì)胞測序技術(shù)研究腫瘤免疫微環(huán)境（TiME）的經(jīng)典之作，也是國際上首次大規(guī)模針對(duì)肝癌相關(guān)T細(xì)胞的單細(xì)胞組學(xué)研究，首次在單細(xì)胞水平上描繪肝癌微環(huán)境中免疫圖譜，發(fā)現(xiàn)了肝癌免疫療法的潛在靶點(diǎn)，也為我們從多角度系統(tǒng)性理解肝癌T淋巴細(xì)胞特征奠定了基礎(chǔ)，為今后其他腫瘤開展類似研究及各類腫瘤免疫發(fā)展提供了基礎(chǔ)。
（文中Graphical Abstract）[1]
（文中Fig.1 多重免疫組化技術(shù)標(biāo)記 Th-T helper; Tc-cytotoxic T cell; Treg-regulatory T cell）[1]
2018年張老師課題組在Nature Medicine上發(fā)表Global characterization of T cells in non-small-cell lung cancer by single-cell sequencing文章[2]。其中，對(duì)來自14例非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）初治患者外周血、癌組織及癌旁組織的12,346個(gè)的T細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序，發(fā)現(xiàn)了腫瘤中真正發(fā)揮抑制功能的調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞，且激活態(tài)Treg的比例與肺腺癌病人的預(yù)后相關(guān)。該研究為患者分層提供了一種新的方法，將有助于進(jìn)一步了解肺癌中T細(xì)胞的功能狀態(tài)和動(dòng)力學(xué)。
（文中Fig.1）[2]
2018年張老師推出STARTRAC（Single T-cell Analysis by Rna-seq and Tcr TRACking）生物信息分析方法，在Nature雜志發(fā)表了題為Lineage tracking reveals dynamic relationships of T cells in colorectal cancer的研究論文[3]。該算法屬于國際領(lǐng)先的開創(chuàng)性工作，研究對(duì)在12位結(jié)直腸癌（CRC）病人中獲取的11,138個(gè)單個(gè)T細(xì)胞的組織分布特性、克隆性、遷移性和狀態(tài)變化特性進(jìn)行了系統(tǒng)性地定量刻畫，是目前對(duì)腫瘤浸潤T細(xì)胞最新穎最深入的研究。不同癌種中T細(xì)胞的系統(tǒng)性地比較可能為腫瘤免疫治療響應(yīng)的異質(zhì)性提供指導(dǎo)。
（文中Extended Fig.1）[3]
2019年底，研究名為Landscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma[4]發(fā)表在Cell上，也可作為一篇做腫瘤免疫的范本，特別是對(duì)使用單細(xì)胞技術(shù)揭示TME的研究提供了很多的借鑒。該研究通過整合SMART-seq2和10x Genomics Chromium 3’兩種單細(xì)胞測序的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮不同數(shù)據(jù)類型的優(yōu)勢，獲得高分辨率的肝癌免疫圖譜，揭示肝癌免疫微環(huán)境的動(dòng)態(tài)特征。
（文中Graphical Abstract）[4]
2020年是張老師科研產(chǎn)出較高的一年，其中包括1篇Cell，1篇Nature，1篇Cell research和2篇Nature Communications。著重為大家介紹的是發(fā)表在Cell上名為“Single-Cell Analyses Inform Mechanisms of Myeloid-Targeted Therapies in Colon Cancer”的論文[5]。研究通過單細(xì)胞測序技術(shù)對(duì)CRC患者腫瘤組織免疫細(xì)胞亞群進(jìn)行了分析，鑒定出了TME中細(xì)胞-細(xì)胞相互作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用的特定TAMs亞群和DCs亞群，首次通過泛癌分析刻畫了腫瘤浸潤髓系細(xì)胞在不同癌種內(nèi)的特征圖譜，并系統(tǒng)性地對(duì)比了各類髓系細(xì)胞類群在不同癌種內(nèi)組成和功能上的差異。
（文中Graphical Abstract）[5]
（文中Figure 3. CRC代表圖像：上圖-CD68+CD80+MAF+TAM，下圖-CD68+MARCO+VEGFA+TAM）[5]
另一項(xiàng)是篇名為Genomic basis for RNA alterations in cancer的研究論文發(fā)表在Nature雜志上。研究者們提出了一個(gè)跨越27種不同腫瘤類型的全面的RNA水平變化目錄，在基因組背景下，這種RNA改變?yōu)殍b定與癌癥相關(guān)的功能基因和機(jī)制提供了豐富的資源。 而發(fā)表在Cell research上的名為Reconstruction of cell spatial organization from single-cell RNA sequencing data based on ligand-receptor mediated self-assembly的文章是scRNA-seq結(jié)合空間轉(zhuǎn)錄組，研究組織/器官的空間組織結(jié)構(gòu)及胞間相互作用，最后通過多重免疫組化mIHC染色觀察驗(yàn)證[6]。另外兩篇發(fā)表在Nature communications上的研究均是針對(duì)單細(xì)胞數(shù)據(jù)開發(fā)的算法。
（文中Fig.7）[6]
2021年是張老師產(chǎn)出最多的一年，共有4篇重大研究發(fā)表，其中包括2篇Cell，1篇Cancer Cell和1篇Genome Biology。
不得不提的利用純單細(xì)胞數(shù)據(jù)挖掘就能發(fā)表在Cell雜志上的名為A pan-cancer single-cell transcriptional atlas of tumor infiltrating myeloid cells的文章[7]。該研究在單細(xì)胞水平對(duì)15個(gè)癌種內(nèi)腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子——腫瘤浸潤髓系細(xì)胞（TIMs）進(jìn)行了系統(tǒng)性的刻畫，比較了肥大細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在不同癌種內(nèi)的特性，為靶向不同癌種內(nèi)髓系細(xì)胞的免疫治療提供了重要依據(jù)。（另一篇Cell是做的新冠研究，艾發(fā)發(fā)同學(xué)在此未贅述）
（文中Graphical Abstract）[7]
（文中Figure 2. 甲狀腺癌中VEGFA+ Mast和TNF+ Mast）[7]
（文中Fig.3 CRC代表圖像：Th-T helper; Tc-cytotoxic T cell; Treg-regulatory T cell）[7]
（文中Fig.6 THCA和腎臟代表圖像：SPP1+巨噬細(xì)胞和FN1+巨噬細(xì)胞）[7]
同年發(fā)在Cancer Cell上的一篇名為Single-cell analyses reveal key immune cell subsets associated with response to PD-L1 blockade in triple-negative breast cancer的文章研究的是三陰性乳腺癌（TNBC）PD-L1阻斷反應(yīng)相關(guān)的關(guān)鍵免疫細(xì)胞亞群的研究[8]，提出了紫杉醇與阿替唑珠聯(lián)合治療TNBC的潛在缺陷，為TNBC的免疫治療和精準(zhǔn)治療提供了新的見解。
（文中Graphical Abstract）[8]
（文中Graphical Abstract）[9]
同年，張老師團(tuán)隊(duì)最厲害的一篇文章是在Nature發(fā)表了題為 Liver tumor immune microenvironment subtypes and neutrophil heterogeneity 的研究論文[10]。該研究首次在單細(xì)胞精度定義了肝癌的五種免疫微環(huán)境亞型（TIMELASER），探究了其細(xì)胞組成、空間分布、基因組特征和趨化因子受體-配體網(wǎng)絡(luò)，首次全面揭示腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞（TAN）的異質(zhì)性并通過多重免疫組化（mIHC）進(jìn)行驗(yàn)證，為肝癌及其他實(shí)體瘤的基礎(chǔ)研究和臨床診療提供了關(guān)鍵信息。
（文中Fig.2）[10]
2023年4月，張老師受邀于Cell雜志發(fā)表了題為Accelerating the understanding of cancer biology through the lens of genomics的綜述文章[11]，全面總結(jié)了腫瘤基因組學(xué)的發(fā)展歷程以及其對(duì)理解腫瘤驅(qū)動(dòng)機(jī)制與異質(zhì)性、促進(jìn)個(gè)體化精準(zhǔn)腫瘤治療的重要貢獻(xiàn)，并強(qiáng)調(diào)了目前腫瘤基因組學(xué)研究視野的轉(zhuǎn)化，即從對(duì)癌細(xì)胞本身特性的關(guān)注提升到對(duì)整個(gè)腫瘤“生態(tài)系統(tǒng)”的研究，最后討論了腫瘤基因組學(xué)未來在推動(dòng)基礎(chǔ)腫瘤生物學(xué)理解與臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用方面潛在的發(fā)展方向。
2023年8月21日，張老師課題組在Cell上發(fā)表了題為A Pan-Cancer Single Cell Panorama of Human Natural Killer Cells的研究論文[12]。該研究以生物信息學(xué)數(shù)據(jù)整合為支撐，對(duì)收集的大規(guī)模單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析，首次在泛癌水平系統(tǒng)地鑒定了5類CD56brightCD16lo和9類CD56dimCD16hi NK細(xì)胞亞群，系統(tǒng)刻畫了自然殺傷 (NK) 細(xì)胞在不同癌癥類型和組織之間的異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)了TME特異富集、殺傷功能異常的NK細(xì)胞亞類，揭示了NK細(xì)胞與微環(huán)境中其他組分的潛在調(diào)控關(guān)系。
總結(jié)
如今，作為全球范圍內(nèi)高影響力的教授，張老師的文章投到哪個(gè)雜志都會(huì)被給予很高的評(píng)價(jià)，因?yàn)閺埨蠋熞恢虏粩嗵魬?zhàn)自己，不斷從新的角度解決在實(shí)際臨床腫瘤治療中最迫切需要處理的問題。從上面部分展示成果中，不難看出每個(gè)思路都不太一樣，但mIHC一直是張老師團(tuán)隊(duì)每項(xiàng)研究都必不可少的技術(shù)之一，將單細(xì)胞測序/轉(zhuǎn)錄組研究與mIHC緊密結(jié)合，用mIHC驗(yàn)證了大量的重磅結(jié)果。張老師及其團(tuán)隊(duì)的每一位老師自身對(duì)科研未知問題的執(zhí)著追求是值得每一個(gè)科研人學(xué)習(xí)的，衷心希望未來的中國醫(yī)學(xué)科研界涌現(xiàn)越來越多像張老師這樣的“大佬”，從而保證醫(yī)療科學(xué)事業(yè)長足發(fā)展！
