Objective

 The nature of the tumour-infiltrating leucocytes (TILs) is known to impact clinical outcome in carcinomas, including hepatocellular carcinoma (HCC). However, the role of tumour-infiltrating B cells (TIBs) remains controversial. Here, we investigate the impact of TIBs and their interaction with T cells on HCC patient prognosis. 

Design

 Tissue samples were obtained from 112 patients with HCC from Singapore, Hong Kong and Zurich and analysed using immunohistochemistry and immunofluorescence. RNA expression of CD19, CD8A, IFNG was analysed using quantitative PCR. The phenotype of freshly isolated TILs was analysed using flow cytometry. A mouse model depleted of mature B cells was used for functional study. 

Results

 Tumour-infiltrating T cells and B cells were observed in close contact with each other and their densities are correlated with superior survival in patients with HCC. Furthermore, the density of TIBs was correlated with an enhanced expression of granzyme B and IFN-γ, as well as with reduced tumour viability defined by low expression of Ki-67, and an enhanced expression of activated caspase-3 on tumour cells. CD27 and CD40 costimulatory molecules and TILs expressing activation marker CD38 in the tumour were also correlated with patient survival. Mice depleted of mature B cells and transplanted with murine hepatoma cells showed reduced tumour control and decreased local T cell activation, further indicating the important role of B cells. 

Conclusions

 The close proximity of tumour-infiltrating T cells and B cells indicates a functional interaction between them that is linked to an enhanced local immune activation and contributes to better prognosis for patients with HCC.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a heterogeneous disease with poor prognosis and limited methods for predicting patient survival. The nature of the immune cells that infiltrate tumours is known to impact clinical outcome. However, the molecular events that regulate this infiltration require further understanding. Here the ability of immune genes expressed in the tumour microenvironment to predict disease progression was investigated.Using quantitative PCR, the expression of 14 immune genes in resected tumour tissues from 57 Singaporean patients was analysed. The nearest-template prediction method was used to derive and test a prognostic signature from this training cohort. The signature was then validated in an independent cohort of 98 patients from Hong Kong and Zurich. Intratumoural components expressing these critical immune genes were identified by in situ labelling. Regulation of these genes was analysed in vitro using the HCC cell line SNU-182.The identified 14 immune-gene signature predicts patient survival in both the training cohort (p=0.0004 and HR=5.2) and the validation cohort (p=0.0051 and HR=2.5) irrespective of patient ethnicity and disease aetiology. Importantly, it predicts the survival of patients with early disease (stages I and II), for whom classical clinical parameters provide limited information. The lack of predictive power in late disease stages III and IV emphasises that a protective immune microenvironment has to be established early in order to impact disease progression significantly. This signature includes the chemokine genes CXCL10, CCL5 and CCL2, whose expression correlates with markers of T helper 1 (Th1), CD8(+) T and natural killer (NK) cells. Inflammatory cytokines (tumour necrosis factor α, interferon γ) and Toll-like receptor 3 ligands stimulate intratumoural production of these chemokines which drive tumour infiltration by T and NK cells, leading to enhanced cancer cell death.A 14 immune-gene signature, which identifies molecular cues driving tumour infiltration by lymphocytes, accurately predicts survival of patients with HCC especially in early disease.

Background and aims Chronic inflammation induced by chronic hepatitis B virus (HBV) infection increases the risk of hepatocellular carcinoma (HCC). However, little is known about the immune landscape of HBV-related HCC and its influence on the design of effective cancer immunotherapeutics. Methods We interrogated the immune microenvironments of HBV-related HCC and non-viral-related HCC using immunohistochemistry and cytometry by time-of-flight (CyTOF). On identifying unique immune subsets enriched in HBV-related HCC, we further interrogated their phenotypes and functions using next-generation sequencing (NGS) and in vitro T-cell proliferation assays. Results In-depth interrogation of the immune landscapes showed that regulatory T cells (T REG ) and CD8 + resident memory T cells (T RM ) were enriched in HBV-related HCC, whereas Tim-3 + CD8 + T cells and CD244 + natural killer cells were enriched in non-viral-related HCC. NGS of isolated T REG and T RM from HBV-related HCC and non-viral-related HCC identified distinct functional signatures associated with T-cell receptor signalling, T-cell costimulation, antigen presentation and programmed cell death protein 1 (PD-1) signalling. T REG and T RM from HBV-related HCC expressed more PD-1 and were functionally more suppressive and exhausted than those from non-virus-related HCC. Furthermore, immunosuppression by PD-1 + T REG could be reversed with anti-PD-1 blockade. Using multiplexed tissue immunofluorescence, we further demonstrated that T REG and T RM contributed to overall patient survival: T REG were associated with a poor prognosis and T RM were associated with a good prognosis in HCC. Conclusion We have shown that the HBV-related HCC microenvironment is more immunosuppressive and exhausted than the non-viral-related HCC microenvironment. Such in-depth understanding has important implications in disease management and appropriate application of immunotherapeutics.

The recent development of immunotherapy as a cancer treatment has proved effective over recent years, but the precise dynamics between the tumor microenvironment (TME), nontumor microenvironment (NTME), and the systemic immune system remain elusive. Here, we interrogated these compartments in hepatocellular carcinoma (HCC) using high-dimensional proteomic and transcriptomic analyses. By time-of-flight mass cytometry, we found that the TME was enriched in regulatory T cells (Tregs), tissue resident memory CD8+ T cells (TRMs), resident natural killer cells (NKRs), and tumor-associated macrophages (TAMs). This finding was also validated with immunofluorescence staining on Foxp3+CD4+ and PD-1+CD8+ T cells. Interestingly, Tregs and TRMs isolated from the TME expressed multiple markers for T-cell exhaustion, including PD-1, Lag-3, and Tim-3 compared with Tregs and TRMs isolated from the NTME. We found PD-1+ TRMs were the predominant T-cell subset responsive to anti-PD-1 treatment and significantly reduced in number with increasing HCC tumor progression. Furthermore, T-bet was identified as a key transcription factor, negatively correlated with PD-1 expression on memory CD8+ T cells, and the PD-1:T-bet ratio increased upon exposure to tumor antigens. Finally, transcriptomic analysis of tumor and adjacent nontumor tissues identified a chemotactic gradient for recruitment of TAMs and NKRs via CXCR3/CXCL10 and CCR6/CCL20 pathways, respectively. Taken together, these data confirm the existence of an immunosuppressive gradient across the TME, NTME, and peripheral blood in primary HCC that manipulates the activation status of tumor-infiltrating leukocytes and renders them immunocompromised against tumor cells. By understanding the immunologic composition of this gradient, more effective immunotherapeutics for HCC may be designed.

Abstract Objective Gastric cancer (GC) tumors are highly heterogenous with different subpopulations of epithelial cells. We employed single cell RNA sequencing (scRNA-seq) to dissect the heterogeneity and identified subpopulations of cancer cells with stem-like properties. We further investigated their resistance to oxaliplatin chemotherapy and their contribution to gastric cancer outcome. Design We performed scRNA-seq on FACS sorted epithelial and immune cells from paired samples of GC tumors and normal adjacent tissues. We identified two epithelial subpopulations (STMN1 + IQGAP3 + and STMN1 + IQGAP3 − ) with stem-like properties. We characterized and compared them to known healthy gastric stem cell populations. We also cultivated GC derived organoids to study the chemoresistance of similarly marked populations. Lastly, we employed immunohistochemistry (IHC) staining to ascertain the predicted immunosuppressive interactions. Results The STMN1 + IQGAP3 + subpopulation showed a higher tumor mutation burden, upregulated proliferative pathways and transcriptomically resembled proliferative healthy gastric isthmus stem cells. The STMN1 + IQGAP3 − subpopulation were comparatively quiescent and transcriptomically resembled enteroendocrine cells. Both transcriptomic signatures were associated with worse mortality than other epithelial subpopulations with the quiescent being associated with the poorest patient survival. GC tissue derived organoids were dominated by STMN1 + IQGAP3 + cells but the STMN1 + IQGAP3 − compartment was more resistant to chemotherapy. We also verified the likely suppression of CD8 T cell cytotoxicity by STMN1 + IQGAP3 + cells through the NECTIN2/TIGIT interaction. Conclusions Cancer cells with stem-like characteristics are associated with poor survival through chemoresistance and immunosuppression. Reactivating the immune system through checkpoint blockade is an opportunity to eliminate these cells. What is already known on this topic Multiple gastric stem cell populations have been identified and linked to tumor initiation in rodent-based studies. However, none of them have been conclusively proven in human tumors. Isolating and characterizing tumor cells with stem-like properties will help shed light on their possible origin and possible mitigation strategies. What this study adds Here we identified two sets of stem-like gastric cancer cells that are associated with poorer patient prognosis. One set is highly proliferative and exhibits oxaliplatin susceptibility. It also engages in immunosuppressive interactions such as NECTIN2/TIGIT. The other set is quiescent and highly resistant to oxaliplatin. How this study might affect research, practice or policy The transcriptome signatures of the identified stem-like cells can aid in patient prognosis and identify patients who can benefit from checkpoint blockade therapy to reactivate their immune response towards gastric cancer cells.

Summary Steatotic liver disease-related hepatocellular carcinoma (SLD-HCC) poses significant challenges in liver cancer management. Our current study investigates the tumor microenvironment (TME) of SLD-HCC using single-cell transcriptomic, proteomic and spatial transcriptomic analyses. We identified altered immune-related and lipid metabolism pathways, particularly in regulatory T cells (Tregs) and cancer-associated fibroblasts (CAFs) within the SLD-HCC microenvironment, suggesting distinct cellular adaptations to a high-fat TME and general immunosuppression. Cytometry by time-of-flight revealed a cold and immunosuppressive TME depleted with CD8 + T cells and enriched with Tregs, while spatial transcriptomics uncovered a unique spatial architecture with Treg/CAF clusters specifically located at the tumor margins in SLD-HCC. Crucially, we identified Treg-CAF interactions as a key mediator associated with lack of response to immunotherapy in SLD-HCC. Our findings highlight the intricate immune dynamics of SLD-HCC, indicating potential therapeutic targets to counteract immune evasion and restore anti-tumor immunity in SLD-HCC. Highlights The TME of SLD-HCC exhibits altered immune and lipid pathways Immunosuppressive SLD-HCC TME is depleted with CD8 + T cells and enriched with Tregs SLD-HCC has a unique spatial architecture with Treg-CAF clusters at tumor margins Treg-CAF interaction via TNFSF14-TNFRSF14 axis mediates immunotherapy resistance

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a deadly cancer with a high global mortality rate, and the downregulation of GATA binding protein 4 (GATA4) has been implicated in HCC progression. In this study, we investigated the role of GATA4 in shaping the immune landscape of HCC.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the fourth leading cause of cancer-associated mortality in the world. However, with the associated low five-year survival and high recurrence rates, alternative treatment modalities specifically immunotherapy have been researched. A correlation between CD38+ tumour-infiltrating leukocyte (TIL) density and improved prognosis was found in a recent study. However, studies relating to CD38 expression in immune infiltrates within tumours are limited. In the present study, we confirmed the expression of CD38 on macrophages in HCC and determined the relationship between CD38+ leukocytes and lymphocytes and patient response to immunotherapy. Using immunohistochemistry, we analysed tissue samples obtained from 20 patients from Singapore with HCC prior to immunotherapy. Tumour infiltrating leukocytes expression within tumour were correlated to the responsiveness of patients to immunotherapy. Expression of CD38 was found within the tumour cells and surrounding immune infiltrates including lymphocytes and macrophages. We then ask whether CD38 expression by the distinct cell populations may acquire theranostic relevance. Patients with higher level of CD38+ immune infiltrate subsets had significantly better response to anti-PD-1 immunotherapy, and this is also true for CD38+ lymphocytes within the tumour microenvironment. In particular, a cut-off of 13.0% positive out of total leukocytes and 12.4% positive out of total lymphocytes is found to be of strong predictive value of responsiveness to immunotherapy treatment, thus a strong theranostic impact is seen by using CD38 as a biomarker for anti-PD-1 therapy. The establishment of an association between CD38 expression and the response to anti-PD-1 immunotherapy in HCC, could be applied to a larger cohort outside Singapore. These may eventually change the routine testing in clinical practice to identify HCC patients suitable for immunotherapy.