单细胞图谱揭示原发性气管支气管肿瘤的肿瘤发生与微环境状态

《npj Precision Oncology》：A single-cell atlas reveals the tumorigenesis and microenvironment status of primary tracheobronchial tumors

本研究针对原发性气管支气管肿瘤（PTBTs）微环境异质性及治疗挑战，通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）构建了包含52,739个细胞的图谱，揭示了BIRC5+祖细胞样细胞在鳞癌（SCC）和腺样囊性癌（ACC）中的关键作用，并发现PPIA/CD147互作介导免疫逃逸。该研究为PTBTs的精准免疫治疗提供了新靶点。

　　

原发性气管支气管肿瘤（PTBTs）是一类罕见但威胁生命的呼吸道疾病，主要包括鳞状细胞癌（SCC）、腺样囊性癌（ACC）和炎症性肌纤维母细胞瘤（IMT）。尽管手术是早期患者的主要治疗手段，但对于肿瘤侵犯范围广泛或无法手术的患者，放疗、化疗及免疫治疗效果有限，尤其ACC对传统治疗反应较差，存在高复发风险。既往研究表明PTBTs的肿瘤微环境（TME）在疾病进展中发挥关键作用，但其在单细胞分辨率下的细胞组成、相互作用及分子机制尚未明确。因此，深入解析PTBTs的TME特征，对于开发新的治疗策略具有重要意义。

为系统揭示PTBTs的细胞异质性和微环境特征，研究人员在《npj Precision Oncology》上发表了最新成果。他们收集了10例未经治疗的SCC、ACC和IMT患者的手术或支气管镜活检样本，以及公共数据库中的正常气管组织数据，通过10x Genomics单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术对52,739个细胞进行测序，并整合基因集变异分析（GSVA）、SCENIC转录因子调控网络分析、CellphoneDB细胞互作预测、RNA速率分析等多种生物信息学方法，结合免疫荧光、细胞共培养、Transwell实验等功能验证，全面描绘了PTBTs的细胞图谱及其功能状态。

scRNA-seq图谱揭示PTBTs与正常组织的细胞组成差异

研究人员首先通过t-SNE降维聚类将细胞划分为10个主要类型：上皮细胞、T细胞、NK细胞、内皮细胞、B细胞、成纤维细胞、髓系细胞、肥大细胞、浆细胞和平滑肌细胞。比较发现，SCC和ACC中上皮细胞比例最高（分别占73.07%和58.42%），而IMT中成纤维细胞（32.8%）、髓系细胞（30.63%）和T细胞（25.6%）富集程度更高，提示IMT具有更强的间质和炎症细胞浸润特征。

BIRC5⁺上皮细胞可能推动PTBTs进展

通过对上皮细胞亚群进行再聚类，研究者在SCC和ACC中均发现了一类高表达凋亡抑制蛋白BIRC5的细胞亚群（BIRC5⁺细胞），其在SCC和ACC中的比例分别为6.81%和7.75%。RNA速率和CytoTRACE分析显示，BIRC5⁺细胞处于分化早期，具有祖细胞样特征。GSVA提示该类细胞中G2/M检查点、DNA修复、E2F靶标等增殖相关通路显著激活。在ACC中，Notch和Wnt/β-catenin通路持续活化，可能与化疗耐药有关。SCENIC分析进一步发现MYBL2在SCC中调控活性升高，而MESP1和TCF7L2在ACC中活跃，与上述通路一致。

成纤维细胞亚群促进PTBTs增殖与ECM重塑

成纤维细胞被进一步划分为12个亚群，其中仅在IMT中存在的簇0、2、7高表达细胞外基质（ECM）组织相关基因，被命名为ECM癌症相关成纤维细胞（eCAFs）。此外，研究者还鉴定出肌成纤维细胞CAFs（mCAFs）、炎症CAFs（iCAFs）、抗原呈递CAFs（apCAFs）和增殖性CAFs（pCAFs）。CNV分析显示IMT成纤维细胞CNV评分低，结合其缺乏恶性上皮细胞，支持IMT为良性肿瘤但具有侵袭性生长特性的观点。

肿瘤内皮细胞上调血管生成通路

对955个内皮细胞（ECs）的分析显示，肿瘤来源的ECs中血管生成相关通路（如MYC靶标、NOTCH信号）显著激活，而免疫趋化因子CCL5、CXCL11表达下调，提示肿瘤ECs在促进血管新生的同时可能抑制免疫细胞招募。SCENIC分析识别出SOX4、ELK3等促血管生成和免疫逃逸相关转录因子活性升高。

T细胞在SCC中呈现更高免疫抑制状态

T细胞分析显示，CD8⁺T应激状态细胞（Tstr）在SCC中比例最高，而效应CD8⁺T细胞（Tef）比例最低，表明SCC中T细胞功能耗竭。GSVA提示SCC中CD8⁺T细胞代谢通路活跃，但IMT中干扰素反应和补体通路更强，ACC中Notch和Wnt通路活化可能抑制T细胞功能。

B细胞与髓系细胞在IMT中呈现炎症激活表型

B细胞和髓系细胞在IMT中富集程度最高，其中B细胞显示滤泡性B细胞为主，髓系细胞中以促炎型巨噬细胞为主，高表达mTORC1、NF-κB信号通路成分，并伴随血管生成通路激活，提示其可能促进IMT的炎症反应和血管形成。

BIRC5⁺细胞与CD8⁺T细胞通过PPIA/CD147互作介导免疫应答

通过CellphoneDB分析发现BIRC5⁺细胞与CD8⁺Tstr细胞间存在强烈的PPIA（亲环蛋白A）/CD147（基底膜糖蛋白）互作。体外实验证实，过表达PPIA可促进气管上皮细胞增殖、迁移，并诱导T细胞凋亡。多重免疫荧光显示BIRC5与CD8共定位，进一步支持该互作在免疫调节中的重要性。

本研究首次在单细胞层面系统揭示了PTBTs的TME异质性，识别出BIRC5⁺细胞作为SCC和ACC的潜在祖细胞样群体，并阐明PPIA/CD147轴在促进肿瘤进展和免疫逃逸中的关键作用。这些发现不仅深化了对PTBTs生物学行为的理解，也为开发针对BIRC5⁺细胞或CD147/PPIA互作的精准治疗策略提供了理论依据。尽管样本量有限且缺乏空间转录组数据，该研究仍为PTBTs的靶向治疗和免疫治疗创新奠定了重要基础。