《Cell》单细胞图谱揭示非小细胞肺癌抗 PD-1 治疗后免疫微环境的异质性及临床意义

《Cell》：A single-cell atlas reveals immune heterogeneity in anti-PD-1-treated non-small cell lung cancer

为探究肿瘤免疫微环境（TIME）在非小细胞肺癌（NSCLC）抗 PD-1 治疗中影响疗效的机制，研究人员对 234 例患者术后肿瘤样本进行单细胞 RNA 和 T 细胞受体测序（scRNA/TCR-seq）。发现 5 种 TIME 亚型，明确 T 细胞亚群与疗效及复发的关系，研究成果发表在顶尖学术期刊《Cell》上，为 NSCLC 的治疗开辟了新方向。

　　

肺癌，这个隐匿在暗处的 “健康杀手”，每年无情地夺走无数生命，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占比极高。手术曾是早期患者的希望之光，但仍有 30%-55% 的患者因微小转移灶在术后复发，让这束光变得黯淡。新辅助化疗联合免疫治疗虽带来转机，可不同患者的治疗效果却天差地别，这背后的原因一直是医学领域的未解之谜。肿瘤免疫微环境（TIME）被认为是影响免疫治疗效果的关键因素，然而其在 NSCLC 治疗中的具体作用和机制却模糊不清。为了揭开这层神秘面纱，来自北京大学、中国医学科学院肿瘤医院、同济大学附属上海肺科医院等多家国内机构的研究人员踏上探索之旅，他们的研究成果发表在顶尖学术期刊《Cell》上，为 NSCLC 的治疗开辟了新方向。

研究人员开展了一项大规模的研究，他们前瞻性地追踪了 334 例接受抗 PD-1 联合化疗的 NSCLC 患者，对其中 234 例患者术后的肿瘤样本进行单细胞 RNA 和 T 细胞受体测序（scRNA/TCR-seq），通过深入分析免疫细胞亚型的组成和 T 细胞的克隆扩增特征，来揭示 TIME 的异质性及其与治疗反应和无复发生存（RFS）的关系 。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是单细胞测序技术，对手术切除的肿瘤样本进行处理，获取高质量的单细胞悬液后构建文库测序；其次是 T 细胞受体测序（TCR-seq）技术，分析 T 细胞的克隆扩增情况；另外还通过病理评估，依据肿瘤组织切片判断病理缓解情况；最后结合生存分析，计算无复发生存时间等指标。

研究结果如下：

1. 构建大规模肿瘤浸润免疫细胞图谱：对 234 例患者的肿瘤样本进行 scRNA/TCR-seq，经过严格质量控制，解析出 51 种免疫细胞亚型，构建了包含 1,254,749 个肿瘤浸润免疫细胞的高质量图谱。

2. 发现五种 TIME 亚型：通过对免疫细胞亚群丰度分析，运用非负矩阵分解（NMF）算法，发现了五种不同的 TIME 亚型，分别为 TIME-NK（NK 细胞富集型）、TIME-BE（B 细胞富集型）、TIME-Teff（效应 T 细胞富集型）、TIME-Treg（调节性 T 细胞富集型）和 TIME-Mye（髓系细胞富集型）。不同亚型患者的主要病理缓解（MPR）率差异显著，TIME-NK、TIME-BE 和 TIME-Teff 亚型患者的 MPR 率较高，而 TIME-Treg 和 TIME-Mye 亚型患者的 MPR 率较低。

3. 不同 TIME 亚型的细胞特征：在 TIME-NK 亚型患者中，FGFBP2⁺NK/NK 样 T 细胞显著富集，且这些细胞具有较强的细胞毒性潜能；TIME-BE 亚型患者中，记忆 B 细胞大量浸润，形成 B 细胞聚集体（可能代表三级淋巴结构 TLSs），成熟 TLSs 与免疫治疗反应正相关；TIME-Teff 和 TIME-Treg 亚型患者的 T 细胞亚群组成截然不同，TIME-Teff 亚型患者富含早期激活的 T 细胞，而 TIME-Treg 亚型患者则富含耗竭的 T 细胞（Tex 和 terminal Tex 细胞）和 CCR8⁺Tregs，后者具有较高的免疫抑制潜能。

4. T 细胞的克隆扩增特征：分析 T 细胞的克隆扩增情况，发现 TIME-Teff 和 TIME-Treg 亚型患者的 T 细胞扩增模式存在差异。TIME-Teff 亚型患者中，前体耗竭 T 细胞（Texp 细胞）在 Tex 相关细胞中的比例较高；而 TIME-Treg 亚型患者中，终端耗竭 T 细胞（terminal Tex 细胞）比例较高，且 CCR8⁺Tregs 的克隆扩增更为显著。此外，在非 MPR 患者中，T 细胞扩增状态存在异质性，根据 CCR8⁺Tregs 的数量可将非 MPR 患者分为 Treg^high非 - MPR 和 Treg^low非 - MPR 两类，这两类患者在 T 细胞扩增和临床特征上存在明显差异。

5. Texp 细胞与无复发生存的关系：研究发现，Texp 细胞在 Tex 相关细胞中的比例与 RFS 显著相关，该比例越高，患者的复发风险越低，其预测复发的准确性甚至优于病理缓解率。这一结果在不同 TIME 亚型和非 MPR 患者亚群中均得到验证。

研究结论表明，该研究通过单细胞测序全面解析了 NSCLC 患者抗 PD-1 治疗后 TIME 的异质性，发现了五种 TIME 亚型及其与治疗反应和 RFS 的关系，揭示了 T 细胞扩增的异质性以及 Texp 细胞作为预测非 MPR 患者复发风险的潜在生物标志物的价值。这为 NSCLC 患者的精准治疗提供了重要依据，有助于指导临床医生根据患者的免疫特征制定个性化的治疗方案，改善患者的预后。然而，该研究也存在一定局限性，如缺乏治疗前的活检样本，难以全面了解治疗过程中免疫微环境的动态变化，且部分结论还需进一步的实验验证。但总体而言，这项研究为肺癌免疫治疗领域提供了宝贵的见解，为后续研究奠定了坚实基础，有望推动 NSCLC 治疗的进一步发展。