El análisis transcriptómico de células individuales revela la heterogeneidad y la dinámica del agotamiento de las células T citotóxicas CD27(+) en el microambiente tumoral del cáncer colorrectal.

Las células T citotóxicas CD27+ desempeñan funciones esenciales en la inmunidad antitumoral; sin embargo, su heterogeneidad y sus estados funcionales dentro del microambiente tumoral del cáncer colorrectal (CRC) siguen estando poco caracterizados. Comprender los mecanismos moleculares que subyacen al agotamiento de las células T es fundamental para desarrollar estrategias inmunoterapéuticas eficaces. Realizamos un análisis exhaustivo de secuenciación de ARN de una sola célula de células T citotóxicas CD27+ procedentes de tejidos tumorales de CRC y tejidos adyacentes normales correspondientes, utilizando el conjunto de datos GSE144735. Se emplearon múltiples técnicas de reducción de dimensionalidad, algoritmos de inferencia de trayectorias y enfoques de caracterización funcional para analizar la heterogeneidad celular, las trayectorias de diferenciación y la dinámica del agotamiento.

Se llevaron a cabo experimentos de cocultivo in vitro utilizando las líneas celulares de cáncer colorrectal HCT116 y RKO (MSI-H), HCT15 y SW480 (MSS) con PBMCs activadas, para validar los hallazgos computacionales. Los análisis UMAP y t-SNE identificaron 11 grupos distintos de células T CD27+ con una heterogeneidad fenotípica sustancial, que incluyen poblaciones terminales agotadas, efectoras y similares a la memoria. El análisis de la trayectoria de pseudotiempo reveló vías de agotamiento progresivas con tres destinos de diferenciación distintos. Las células T CD27+ agotadas mostraron una expresión significativamente mayor de moléculas de control inmunitario (PDCD1, LAG3, HAVCR2, CTLA4) y una capacidad citotóxica reducida en comparación con las poblaciones efectoras.

El análisis de la velocidad del ARN y la conectividad PAGA demostró que el agotamiento representa un estado de diferenciación terminal con una plasticidad limitada. El análisis de la red reguladora de genes identificó los principales factores de transcripción que regulan las transiciones de efector a agotado. En particular, las células T CD27+ agotadas se concentraron en las regiones centrales del tumor, mientras que las poblaciones efectoras se distribuyeron periféricamente. Los experimentos de cocultivo confirmaron que las líneas celulares MSI-H (HCT116 y RKO) indujeron una expresión 2-3 veces mayor de marcadores de agotamiento en comparación con las líneas celulares MSS (HCT15 y SW480).

Para las células MSI-H, PDCD1 mostró una sobreexpresión de 5,2 veces (HCT116) y 4,8 veces (RKO), mientras que LAG3 mostró una sobreexpresión de 4,8 veces (HCT116) y 4,2 veces (RKO). En cambio, las células MSS mostraron una menor inducción: PDCD1 en 2,1 veces (SW480) y 1,9 veces (HCT15), LAG3 en 1,8 veces (SW480) y 1,6 veces (HCT15). El análisis exploratorio de supervivencia (HR = 0,505, p = 0,673) no alcanzó una significación estadística y se presenta únicamente como un análisis exploratorio, lo que destaca la necesidad de una validación prospectiva en cohortes más amplias. PDCD1 y LAG3 se identificaron como objetivos inmunoterapéuticos prioritarios, basándose en su sobreexpresión significativa en las poblaciones de células T agotadas.

Este estudio proporciona un atlas completo de una sola célula de la heterogeneidad de las células T citotóxicas CD27+ en el CRC, revelando la dinámica del agotamiento, las redes reguladoras y los patrones de organización espacial. Nuestros hallazgos destacan la capacidad inmunogénica diferencial entre los tumores MSI-H y MSS e identifican posibles objetivos terapéuticos para revertir el agotamiento de las células T en el cáncer colorrectal.