題目：Single-cell spatial transcriptomics uncovers niches that govern response to PD-1/PD-L1 blockade in cutaneous squamous cell carcinoma
期刊：Journal for ImmunoTherapy of Cancer
影響因子：10.6
DOI：10.1136/jitc-2025-014067

文章背景

新輔助PD-1/PD-L1阻斷治療在晚期皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cSCC）中已顯示出顯著療效，例如II期研究中約50%的患者可達(dá)到病理完全緩解（pCR），但仍有相當(dāng)比例患者無法獲得完全或主要病理緩解。現(xiàn)有手段預(yù)測(cè)能力有限，而關(guān)于治療前后腫瘤組織空間轉(zhuǎn)錄組變化的系統(tǒng)性比較仍然缺乏。因此作者通過單細(xì)胞分辨率的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)CosMx SMI技術(shù)，系統(tǒng)刻畫cSCC在PD-1/PD-L1阻斷治療前后腫瘤微環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)，揭示影響療效的空間生態(tài)位（spatial niches）及其潛在耐藥機(jī)制。

研究技術(shù)

研究收集了27例cSCC患者，包括5例NCT04154943試驗(yàn)、19例NCT04710498試驗(yàn)及3例非試驗(yàn)患者。選取治療前（baseline）、1劑治療后（post-dose）以及3–4劑治療后（手術(shù)標(biāo)本）的腫瘤組織樣本，制作1.7mm組織芯微陣列（TMA），并采用NanoString CosMx平臺(tái)進(jìn)行RNA單細(xì)胞空間分子成像。

CosMx SMI空間分子成像

文章結(jié)論

1.六種空間生態(tài)位揭示療效相關(guān)的組織結(jié)構(gòu)差異
基于每個(gè)細(xì)胞50個(gè)最近鄰的基因表達(dá)譜進(jìn)行主成分分析（PCA）和無監(jiān)督聚類，得到6種空間生態(tài)位：
1、高抗原呈遞生態(tài)位 high antigen presentation niche
2、B/漿細(xì)胞富集生態(tài)位 B/plasma cell enriched niche
3、炎癥型角質(zhì)形成細(xì)胞生態(tài)位 inflammatory keratinocyte niche
4、增殖型角質(zhì)形成細(xì)胞生態(tài)位 proliferative keratinocyte niche
5、低抗原呈遞髓系生態(tài)位 low antigen presentation myeloid niche
6、富含成纖維細(xì)胞的EMT生態(tài)位 fibroblast-rich EMT niche

在治療前的基線樣本中，作者發(fā)現(xiàn)不同患者腫瘤內(nèi)部的空間生態(tài)位構(gòu)成存在明顯差異。應(yīng)答者的腫瘤中，更常見的是高抗原呈遞生態(tài)位、B/漿細(xì)胞富集生態(tài)位以及炎癥型角質(zhì)形成細(xì)胞生態(tài)位；而非應(yīng)答者則更多呈現(xiàn)增殖型角質(zhì)形成細(xì)胞生態(tài)位、低抗原呈遞髓系生態(tài)位和成纖維細(xì)胞富集的EMT生態(tài)位。作者進(jìn)一步將前三類生態(tài)位定義為有利生態(tài)位，并計(jì)算其在腫瘤中的比例用于預(yù)測(cè)療效。結(jié)果顯示，該指標(biāo)在區(qū)分應(yīng)答者與非應(yīng)答者時(shí)的AUC為0.782，高于傳統(tǒng)基線PD-L1陽性比例的AUC（0.694），提示空間生態(tài)位比例在預(yù)測(cè)療效方面優(yōu)于單純PD-L1狀態(tài)。

空間生態(tài)位差異預(yù)測(cè)免疫治療反應(yīng)

2.免疫治療應(yīng)答伴隨更顯著的轉(zhuǎn)錄程序擾動(dòng)

作者比較了治療前后基因通路整體變化情況，發(fā)現(xiàn)真正對(duì)免疫治療產(chǎn)生病理應(yīng)答的患者，在接受一次PD-1/PD-L1治療后，腫瘤內(nèi)部的轉(zhuǎn)錄程序發(fā)生了更大幅度的重塑（45個(gè)Hallmark基因集中有17個(gè)顯著改變），而非應(yīng)答者僅有極少數(shù)通路發(fā)生變化。應(yīng)答者表現(xiàn)出氧化磷酸化、糖酵解及IFN-γ響應(yīng)通路的上調(diào)，而非應(yīng)答者在治療前已存在較高的IFN-γ和IFN-α響應(yīng)信號(hào)，這種慢性干擾素信號(hào)可能反映T細(xì)胞耗竭或免疫抑制微環(huán)境。也就是說，應(yīng)答者的腫瘤對(duì)治療產(chǎn)生了明顯的分子層面反應(yīng)，而非應(yīng)答者整體轉(zhuǎn)錄狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。但單純比較全局轉(zhuǎn)錄組相似性時(shí)，應(yīng)答者與非應(yīng)答者之間并沒有明顯分群，提示決定療效的關(guān)鍵并不在整體表達(dá)強(qiáng)弱，而更可能存在于特定空間結(jié)構(gòu)或局部微環(huán)境層面。

免疫治療前后基因通路擾動(dòng)及全轉(zhuǎn)錄組相關(guān)性分析

3.個(gè)體層面耐藥機(jī)制呈現(xiàn)顯著異質(zhì)性

對(duì)4例有足夠樣本的患者分析顯示，SU009（非應(yīng)答者，增殖性角質(zhì)形成細(xì)胞生態(tài)位為主）存在腫瘤細(xì)胞抗原呈遞缺陷，干擾素-γ信號(hào)上調(diào)但B2M和MHC I下調(diào)，CD298/B2M蛋白水平降低。SU003（非應(yīng)答者，低抗原呈遞髓系生態(tài)位為主）呈現(xiàn)整體抗原呈遞下調(diào)及干擾素信號(hào)減弱。840003007（非應(yīng)答者，成纖維細(xì)胞EMT生態(tài)位為主）EMT標(biāo)志物增加，PD-L1下調(diào)。應(yīng)答者840003009則顯示抗原呈遞正常上調(diào)。作者進(jìn)一步在獨(dú)立黑色素瘤隊(duì)列中構(gòu)建有利生態(tài)位基因特征，證實(shí)該signature與免疫治療應(yīng)答及生存改善相關(guān)。

個(gè)體層面空間生態(tài)位揭示差異化免疫耐藥機(jī)制

文章小結(jié)

本研究基于單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，在cSCC新輔助PD-1/PD-L1治療背景下構(gòu)建了六種空間生態(tài)位模型，證明腫瘤空間結(jié)構(gòu)特征較傳統(tǒng)PD-L1表達(dá)更能預(yù)測(cè)治療反應(yīng)，并揭示不同患者存在高度異質(zhì)的免疫逃逸機(jī)制。研究結(jié)果提示，免疫治療療效不僅取決于單一分子表達(dá)水平，而是依賴于特定空間生態(tài)結(jié)構(gòu)的存在與組合，為后續(xù)生物標(biāo)志物開發(fā)與個(gè)體化治療策略提供了新的方向。