Background and Aims Cirrhosis is the precursor lesion for most hepatocellular carcinoma (HCC) cases. However, no biomarker effectively predicted HCC initiation before diagnosis by imaging. We aimed to investigate the hallmarks of immune microenvironments in healthy, cirrhotic livers and HCC tumor tissues and to identify immune biomarkers of cirrhosis-HCC transition. Methods Expression matrices of single-cell RNA sequencing studies were downloaded and integrated with Seurat package vignettes. Clustering was performed to analyze the immune cell compositions of different sample types. Results The cirrhotic liver and HCC tumors had distinct immune microenvironments, but the immune landscape of cirrhotic livers was not markedly modified compared with healthy livers. Two subsets of B cells and three subsets of T cells were identified in the samples. Among the T cells, naïve T cells were more prominent in the cirrhotic and healthy liver samples than in the HCC samples. In contrast, the neutrophil count was lower in cirrhotic livers. Two macrophage clusters were identified, one that actively interacted with T cells and B cells and was enriched in cirrhotic blood compared with HCC blood samples. Conclusions Decreased naïve T cell infiltration and increased neutrophil infiltration in the liver may indicate the development of HCC in cirrhotic patients. Alterations in blood-resident immune cells may also be a sign of HCC development in cirrhotic patients. The dynamics of the immune cell subsets may serve as novel biomarkers to predict the transition from cirrhosis to HCC.

中文翻译：

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单细胞 RNA-seq 揭示肝硬化肝脏中肿瘤浸润淋巴细胞的改变表明肝细胞癌的发展。

背景和目的 肝硬化是大多数肝细胞癌 (HCC) 病例的先兆病变。然而，在影像诊断之前，没有生物标志物能有效预测 HCC 的发生。我们的目的是研究健康、肝硬化肝脏和 HCC 肿瘤组织中免疫微环境的特征，并确定肝硬化-HCC 转变的免疫生物标志物。方法 下载单细胞 RNA 测序研究的表达矩阵并与 Seurat 包插图集成。进行聚类以分析不同样本类型的免疫细胞组成。结果肝硬化肝脏和肝癌肿瘤具有不同的免疫微环境，但与健康肝脏相比，肝硬化肝脏的免疫景观没有明显改变。在样本中鉴定出两个 B 细胞亚群和三个 T 细胞亚群。在 T 细胞中，幼稚 T 细胞在肝硬化和健康肝脏样本中比在 HCC 样本中更为突出。相反，肝硬化肝脏中的中性粒细胞计数较低。鉴定出两个巨噬细胞簇，其中一个与 T 细胞和 B 细胞积极相互作用，并且与 HCC 血液样本相比，在肝硬化血液中富集。结论 肝脏中幼稚 T 细胞浸润减少和中性粒细胞浸润增加可能预示着肝硬化患者发生 HCC。血液中免疫细胞的改变也可能是肝硬化患者发生肝癌的标志。免疫细胞亚群的动态变化可以作为预测肝硬化向肝癌转变的新型生物标志物。相反，肝硬化肝脏中的中性粒细胞计数较低。鉴定出两个巨噬细胞簇，其中一个与 T 细胞和 B 细胞积极相互作用，并且与 HCC 血液样本相比，在肝硬化血液中富集。结论 肝脏中幼稚 T 细胞浸润减少和中性粒细胞浸润增加可能预示着肝硬化患者发生 HCC。血液中免疫细胞的改变也可能是肝硬化患者发生肝癌的标志。免疫细胞亚群的动态变化可以作为预测肝硬化向肝癌转变的新型生物标志物。相反，肝硬化肝脏中的中性粒细胞计数较低。鉴定出两个巨噬细胞簇，其中一个与 T 细胞和 B 细胞积极相互作用，并且与 HCC 血液样本相比，在肝硬化血液中富集。结论 肝脏中幼稚 T 细胞浸润减少和中性粒细胞浸润增加可能预示着肝硬化患者发生 HCC。血液中免疫细胞的改变也可能是肝硬化患者发生肝癌的标志。免疫细胞亚群的动态变化可以作为预测肝硬化向肝癌转变的新型生物标志物。结论 肝脏中幼稚 T 细胞浸润减少和中性粒细胞浸润增加可能预示着肝硬化患者发生 HCC。血液中免疫细胞的改变也可能是肝硬化患者发生肝癌的标志。免疫细胞亚群的动态变化可以作为预测肝硬化向肝癌转变的新型生物标志物。结论 肝脏中幼稚 T 细胞浸润减少和中性粒细胞浸润增加可能预示着肝硬化患者发生 HCC。血液中免疫细胞的改变也可能是肝硬化患者发生肝癌的标志。免疫细胞亚群的动态变化可以作为预测肝硬化向肝癌转变的新型生物标志物。