【Nature子刊】食管癌治疗新突破：高树庚团队单细胞测序揭示免疫治疗反应关键特征

2024年10月22日，中国医学科学院肿瘤医院高树庚团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“Single-cell sequencing reveals immune features of treatment response to neoadjuvant immunochemotherapy in esophageal squamous cell carcinoma”的研究论文。研究结果强调了CXCL13作为辅助治疗提高免疫治疗疗效的潜力，确定了LRRC15 CAFs和SPP1巨噬细胞的富集是免疫治疗耐药的关键标志物。这些发现为未来研究改善ESCC免疫治疗反应的最佳策略，提供了理论依据。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52977-0

关于食管癌

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食管癌（EC）是全球第七大最常见的恶性肿瘤，也是癌症死亡的第六大原因。食管鳞状细胞癌（ESCC）几乎占EC病例的90%，本质上是高度恶性的，在东亚尤其普遍。由于其症状不明显，大多数ESCC患者在晚期被诊断出来，导致5年总生存率低于20%。对于可切除的局部晚期ESCC患者，新辅助放化疗（nCRT）后进行食管切除术是目前的标准护理治疗，与单独手术相比，生存率更高。

新辅助免疫治疗，尤其是免疫检查点阻断（ICB），显示出卓越的临床益处，并改变了各种实体瘤的治疗模式。对于晚期转移性ESCC，免疫化疗已被美国食品和药品监督管理局批准为一线治疗。新辅助免疫化疗（nICT）已显示出对可手术的局部晚期ESCC的有希望的益处，在不增加手术并发症发生率的情况下，实现高达50%的pCR率。

这项研究将scRNA-seq与scTCR-seq配对，以研究18名接受nICT治疗的ESCC患者的细胞生物学和动力学。研究结果表明，CD8 Tex-CXCL13在应答者的治疗前肿瘤中显著富集，并且在相应的治疗后样本中，显示出更明显的祖细胞耗竭表型。这项研究阐明了对nICT治疗的不同反应的免疫特征，这对增强ESCC中的抗PD-1疗效具有潜在意义。

SPP1巨噬细胞和高表达SPP1的肿瘤细胞，是治疗后ESCC免疫治疗耐药的标志物

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与接受nICT治疗的ESCC反应者相比，团队观察到Macro-SPP1、Macro-EREG和Macro-STMN1在治疗后无反应者中显著富集。scCODA分析还显示，Macro-SPP1、Macro-EREG和Macro-STMN1的浸润水平相对较高。而亚群Macro-SLC40A1则显示出相反的分布。这些证据证明，SPP1巨噬细胞可以促进肿瘤进展，介导TME重塑并限制对PD-L1阻断的反应。一致地，Macro-SPP1上调的DEGs显示与TME重塑相关的信号通路显著富集，包括细胞因子/趋化因子介导的信号通路和白细胞迁移。细胞间相互作用分析，揭示了Macro-SPP1与治疗后反应者和非反应者中的各种T细胞簇之间，存在不同的通信网。

在nICT治疗期间，反应者中Macro-SPP1的浸润水平显著下降；而与治疗后无反应者相比，Macro-SPP1的浸润水平显著降低。在治疗后的ESCC中，发现Macro-SPP1和CD4 Treg-TNFRSF4之间存在显著的正相关，但在治疗前样本中则没有，这表明两个簇之间的相互作用，可能是由免疫化疗诱导的。这些发现揭示了Macro-SPP1是ESCC中免疫治疗耐药性的关键标志物，这可能通过细胞间相互作用激活Tregs并抑制CTL。

凋亡信号通路的调节和对氧化/化学应激的反应显著富集，表明对细胞毒性T细胞和铂类化疗药物诱导的细胞凋亡耐药。与反应者相比，团队还发现SPP1在治疗后无反应者的残留肿瘤细胞中高表达。预计无反应者的残留ESCC肿瘤细胞，与CD8 Tn、CD8 Tex和CD8 Tem细胞的相互作用潜力增强。在TCGA-ESCA队列中，SPP1的高表达水平，成为重要的预后危险因素。在ESCC-nICT队列中，治疗后样本的SPP1表达，也是免疫化疗反应的重要预测因子。总之，SPP1巨噬细胞和高度表达SPP1的肿瘤细胞，是治疗后ESCC对免疫治疗耐药的标志物。SPP1除了是免疫治疗反应的关键预测因子外，还与TME内的细胞毒性CD8 T细胞相互作用，最终限制抗肿瘤免疫。

SPP1作为免疫治疗耐药性的重要标志物。

总结

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主要发现：

1. CD8 T细胞（Tex）的终末耗竭和CD4调节性T细胞（Tregs）引起的高耐受性，是ESCC对免疫治疗耐药的主要因素；

2. 无反应者治疗后CD8 Tex-CXCL13浸润水平显著升高，且这些细胞对PD-1/PD-L1抑制剂的反应性有限；

3. 无反应者中CD4 Treg-TNFRSF4显著增加，与免疫抑制性特征相关，表明消除Treg障碍可能提高nICT疗效。

CXCL13的角色：

1. CD8 Tex-CXCL13在反应者中的预处理样本中深入渗透，可能作为nICT治疗效果的预测因子；

2. CXCL13的基线富集可能通过促进肿瘤相关三级淋巴结构（TLS）的形成和成熟，使肿瘤对免疫治疗敏感；

3. rmCXCL13能显著增强抗PD-1治疗在ESCC小鼠模型中的疗效。

CAFs和巨噬细胞的作用：

1. 治疗无反应者中升高的肿瘤相关成纤维细胞（tCAF-MMP11）与免疫治疗耐药性密切相关，并与CD4 Treg-TNFRSF4细胞比例正相关；

2. LRRC15 CAFs可能通过招募和激活免疫抑制性CD4 Tregs，来限制免疫治疗效果；

3. SPP1巨噬细胞和高度表达SPP1的肿瘤细胞是ESCC中免疫治疗耐药的关键标志物，可能通过靶向CD44抑制CD8 T细胞活化。

参考资料：

1.Sung, H. et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA A Cancer J. Clin. 71, 209–249 (2021).

2.Chen, W. et al. Cancer statistics in China, 2015. CA A Cancer J. Clin. 66, 115–132 (2016).