SMI空间转录组揭示晚期皮肤鳞状细胞癌免疫治疗机制

研究技术

样本收集：收集来自27名晚期cSCC患者的肿瘤样本，时间点包括基线（治疗前）、接受1剂后以及接受3-4剂PD-1/PD-L1阻断剂后。

基于每个细胞50个最近邻的基因表达谱进行主成分分析（PCA）和无监督聚类，得到6种空间生态位：

在治疗前的基线样本中，作者发现不同患者肿瘤内部的空间生态位构成存在明显差异。应答者的肿瘤中，更常见的是高抗原呈递生态位、B/浆细胞富集生态位以及炎症型角质形成细胞生态位；而非应答者则更多呈现增殖型角质形成细胞生态位、低抗原呈递髓系生态位和成纤维细胞富集的EMT生态位。作者进一步将前三类生态位定义为有利生态位，并计算其在肿瘤中的比例用于预测疗效。结果显示，该指标在区分应答者与非应答者时的AUC为0.782，高于传统基线PD-L1阳性比例的AUC（0.694），提示空间生态位比例在预测疗效方面优于单纯PD-L1状态。

作者比较了治疗前后基因通路整体变化情况，发现真正对免疫治疗产生病理应答的患者，在接受一次PD-1/PD-L1治疗后，肿瘤内部的转录程序发生了更大幅度的重塑（45个Hallmark基因集中有17个显著改变），而非应答者仅有极少数通路发生变化。应答者表现出氧化磷酸化、糖酵解及IFN-γ响应通路的上调，而非应答者在治疗前已存在较高的IFN-γ和IFN-α响应信号，这种慢性干扰素信号可能反映T细胞耗竭或免疫抑制微环境。

对4例有足够样本的患者分析显示，SU009（非应答者，增殖性角质形成细胞生态位为主）存在肿瘤细胞抗原呈递缺陷，干扰素-γ信号上调但B2M和MHC I下调，CD298/B2M蛋白水平降低。SU003（非应答者，低抗原呈递髓系生态位为主）呈现整体抗原呈递下调及干扰素信号减弱。840003007（非应答者，成纤维细胞EMT生态位为主）EMT标志物增加，PD-L1下调。应答者840003009则显示抗原呈递正常上调。

主要结论：单细胞空间转录组学揭示的六个空间微环境，能够有效预测cSCC对PD-1/PD-L1阻断疗法的反应，并且比PD-L1状态更具优势。cSCC的免疫治疗抵抗机制具有显著的患者间异质性。