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广泛期小细胞肺癌（ES-SCLC）部分患者对一线化疗无响应，预后差。研究人员通过对 9 例初治 ES-SCLC 样本进行单细胞 RNA 测序（scRNA-seq），发现 PD 与 PR 样本细胞生态系统不同，免疫反应等或与化疗响应不佳有关。为精准治疗提供了新方向。
在肺癌的大家族中，小细胞肺癌（SCLC）就像一个 “凶狠的角色”，它生长速度极快，还喜欢早早地 “溜” 到身体其他部位搞破坏，也就是早期转移。不过，它有个特殊之处，相比其他肺癌，它对化疗还算比较 “敏感”。可即便如此，仍有一部分广泛期小细胞肺癌（ES-SCLC）患者对一线化疗毫无反应，病情依旧快速进展，这让医生们十分头疼。为什么会出现这种情况呢？原来，肿瘤内部的细胞和分子存在着很大的差异，也就是肿瘤的异质性在捣乱，它使得不同患者对化疗的反应各不相同，而这背后的机制一直都不明确。为了揭开这个谜团，来自同济大学附属上海市肺科医院的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Cancer Cell International》上，为我们理解 ES-SCLC 化疗反应的生物学基础带来了新曙光。
研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术。他们前瞻性地招募了 9 例未经治疗的 ES-SCLC 患者，在患者接受一线化疗前，通过经皮肺活检、支气管镜活检或超声支气管镜（EBUS）活检收集原发性肿瘤组织样本。之后，依据一线化疗两个周期前后的胸部计算机断层扫描（CT）结果，将患者分为疾病进展（PD）组和部分缓解（PR）组，又根据样本类型进一步细分为三组：PD 伴胸腔积液样本组（PD_PE 组，n=1） 、PD 伴原发性肿瘤样本组（PD_TU 组，n=2）和 PR 伴原发性肿瘤样本组（PR_TU 组，n=6）。收集到样本后，研究人员把样本制成单细胞悬液，利用 Chromium 仪器和 Single Cell 3′ Reagent Kit V3.1 构建单细胞 RNA 测序文库，再进行测序。随后，运用多种生物信息学方法对测序数据进行处理和分析，从而深入探究不同化疗反应患者肿瘤组织内细胞和分子的特征 。
转录组景观和细胞类型组成分析
研究人员对 9 个样本进行 scRNA-seq 分析，经过质量控制和去除批次效应后，共获得 74422 个单细胞。通过分析发现，PD 样本和 PR 样本代表了不同的多细胞生态系统。比如，胸腔积液样本（PD_PE 组）中免疫细胞高度丰富，而 PD_TU 组与 PR_TU 组相比，内皮细胞、成纤维细胞、肥大细胞和 T 细胞的相对丰度增加，B 细胞、上皮细胞等的相对丰度下降。这表明不同化疗反应的 ES-SCLC 样本之间存在肿瘤间异质性。
差异表达基因分析
比较 PD_TU 组和 PR_TU 组的差异表达基因，发现有 145 个基因上调，98 个基因下调。这些差异表达基因与免疫反应、适应性免疫反应等相关。像乳铁蛋白（LTF）、分泌型白细胞蛋白酶抑制剂（SLPI）等免疫反应相关基因的高表达，可能与 ES-SCLC 一线化疗反应不佳有关。这提示免疫反应在 ES-SCLC 化疗疗效中起着重要作用。
上皮细胞和恶性细胞特征分析
研究人员对上皮细胞进一步聚类分析，发现不同组上皮细胞亚型比例存在差异。利用 InferCNV 分析鉴定出恶性细胞，对比 PD_TU 组和 PR_TU 组恶性细胞的差异表达基因，发现这些基因与核糖体、细胞质翻译等有关。此外，还发现恶性细胞与成纤维细胞、内皮细胞的细胞间相互作用模式在两组中存在差异，这表明细胞间相互作用机制可能参与 ES-SCLC 的化疗敏感性。
PD_TU 组效应 T 细胞更丰富
研究人员将 T 细胞和 NK 细胞进行亚聚类分析，发现 PD_TU 组中效应 T 细胞亚型更丰富，且通过基因集变异分析（GSVA）发现记忆或效应 CD4+ T 细胞在肿瘤坏死因子 -α（TNFA）通过 NFκB 信号通路显著富集。这意味着 PD_TU 组中 T 细胞的功能状态与化疗反应不佳存在关联。
PD_TU 组巨噬细胞和 TAMs 显著富集
对髓系细胞聚类分析显示，PD_TU 组中巨噬细胞和肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的相对丰度增加。GSVA 分析表明，巨噬细胞的差异表达通路与活性氧通路等有关，TAMs 中血管生成高度富集。这提示 TAMs 在 ES-SCLC 化疗反应和肿瘤进展中可能发挥重要作用。
PD_TU 组免疫调节性成纤维细胞高度丰富
研究人员对成纤维细胞进行亚聚类分析，发现 PD_TU 组中免疫调节性成纤维细胞高度丰富，且其差异表达的标志性通路与上皮间质转化（EMT）和血管生成有关。这表明免疫调节性成纤维细胞可能通过调节 EMT 和血管生成影响 ES-SCLC 的化疗敏感性。
研究表明，ES-SCLC 患者对一线化疗反应不同，其背后存在复杂的细胞和分子机制。免疫反应、EMT 和血管生成等与一线化疗反应不佳相关。这些发现为 ES-SCLC 的精准治疗提供了潜在的生物标志物和治疗靶点，有助于医生更好地理解患者化疗疗效差异的原因，从而为不同患者制定更个性化的治疗方案，提高 ES-SCLC 患者的治疗效果和生存率。不过，该研究也存在一些局限性，比如无法比较化疗前后样本，结果需在患者组织或动物模型实验中进一步验证，且缺乏胸腔积液 PR 样本作为对照。未来，还需要更多的研究来深入探究这些机制，为攻克 ES-SCLC 带来更多希望。
