在(zai)癌癥(zheng)免(mian)疫治(zhi)療領域(yu)，錯配(pei)修復(fu)缺陷 / 微(wei)衛星高度不穩定（dMMR/MSI-H）結直(zhi)腸癌（CRC）對 PD-1 抑制(zhi)(zhi)劑(ji)（ICI）的(de)響應(ying)機(ji)制(zhi)(zhi)一直(zhi)是(shi)研究熱點。《Cancer Cell》的(de)一項研究通(tong)過(guo)單細(xi)胞 RNA 測序(xu)（scRNA-seq）技術，首次在(zai)單細(xi)胞分辨率下揭示了 PD-1 阻斷后腫瘤微(wei)環境(jing)（TIME）的(de)動(dong)態變化，為解(jie)析(xi)病理完全緩解(jie)（pCR）的(de)機(ji)制(zhi)(zhi)提供了全新(xin)視角。

英文標題：Remodeling of the immune and stromal cell compartment by PD-1 blockade in mismatch repairdeficient colorectal cancer

中文題目：PD-1阻斷(duan)對錯配修(xiu)復缺(que)陷型結直(zhi)腸癌免疫和(he)基質細胞區室的重塑

期刊：Cancer Cell

影響因子：48.8

發表時間：2023-05-11

DOI號：10.1016/j.ccell.2023.04.011

Highlights

• 在PD-1阻斷后，d-MMR/MSI-HCRC中會出(chu)現免疫和基質細胞(bao)的改變。

• CD8+T細胞的(de)細胞毒性(xing)及增殖(zhi)程序的(de)變化與(yu)反應相關。

• ICI減(jian)少CD4+Treg并增(zeng)加(jia)CD40+B細胞在完全反應性腫瘤中。

• 腫(zhong)瘤促進性炎癥的緩解與(yu)ICI反應相關。

研究思路

研究方法

1.樣本采集

納入 19 例接受新(xin)輔(fu)助 ICI 治療的(de) dMMR/MSI-H CRC 患(huan)者，收集(ji) 40 份腫(zhong)瘤及癌(ai)旁組織樣本（治療前 / 后）。臨床終點(dian)：pCR 定義為術(shu)后無(wu)存活腫(zhong)瘤細胞（n=15 pCR，n=4 非 pCR）。

2.單細胞測序

采用 10X Genomics 平臺構建單細胞(bao)文庫，測序后獲得 155,397 個高質量細胞(bao)，聚類為 6 大細胞(bao)類型（T/I/NK 細胞(bao)、B 細胞(bao)、髓系細胞(bao)、上(shang)皮細胞(bao)、內皮細胞(bao)、成纖維細胞(bao)）。

3.多重免疫組化（mIHC）

驗證關鍵細胞(bao)亞群（如 CD8+ T 細胞(bao)、IL1B + 單核細胞(bao)）的蛋白表達及(ji)空間分布。

4.功能分析

差異表達(da)基因(yin)（DEG）分(fen)析(xi)、基因(yin)集富集分(fen)析(xi)（GSEA）、細胞(bao)間通訊分(fen)析(xi)（CellChat）、擬時序軌跡分(fen)析(xi)（Monocle2）。

5.小鼠模型驗證

使用 MC38 荷(he)瘤小鼠(shu)，通過 IL-1β 刺激模擬炎癥微環境，分析免疫細(xi)胞變化。

結果與討論

一、免疫與基質細胞群的全局重塑

研究結果：對 19 例(li) dMMR/MSI-H CRC 患(huan)者的(de)(de) 40 份腫瘤及(ji)癌旁組織樣本進行 scRNA-seq 分析，獲得 155,397 個細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)轉錄組圖譜，鑒定出 6 大(da)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)類(lei)型(xing)：T/I/NK 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)、B 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)、髓系細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)、上皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)、內皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)和(he)成(cheng)纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)。治療(liao)后 pCR 組中，T/I/NK 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)、成(cheng)纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)和(he)內皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)比例(li)顯著增加（T/I/NK 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)：p=0.030；成(cheng)纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)：p=0.049；內皮細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)：p=0.004），而(er)非 pCR 組無明顯變化。多重(zhong)免(mian)疫(yi)組化（mIHC）驗(yan)證了免(mian)疫(yi)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)密集浸潤，與 scRNA-seq 結果一(yi)致。

結果說明：該圖(tu)繪制了(le) ICI 治療前(qian)后的(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)圖(tu)譜，揭示(shi) T 細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和基(ji)質細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)在 pCR 中的(de)(de)(de)關鍵作用。T/I/NK 細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)增(zeng)多提(ti)示(shi)抗腫瘤免疫激活，而成纖(xian)維細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和內皮細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)重塑可能(neng)為免疫細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)浸潤提(ti)供結構支持和信號引導。非(fei) pCR 組(zu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)比例無變化，暗(an)示(shi)基(ji)質微環(huan)境的(de)(de)(de)重塑是 pCR 的(de)(de)(de)重要前(qian)提(ti)，為后續研究聚(ju)焦特定(ding)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)亞(ya)群奠定(ding)基(ji)礎(chu)。

二、CD8+ T 細胞亞群的功能分化

研究結果：CD8+ T 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)分(fen)為 5 個亞(ya)群：效(xiao)應(ying)記憶 T 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)（Tem）、組(zu)織駐(zhu)留記憶 T 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)（Trm）、增(zeng)殖(zhi)型 Trm（Trm-mitotic）、上皮內淋巴細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)（IEL）和(he)黏膜相(xiang)關 invariant T 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)（MAIT）。pCR 組(zu)中(zhong) Tem 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)比例顯著增(zeng)加（p=0.006），高表(biao)達細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)毒性(xing)基(ji)因(yin)（GZMB、IFNG、PRF1），富(fu)(fu)集 CD8 + 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)毒性(xing)基(ji)因(yin)特(te)征。非 pCR 組(zu)中(zhong) Trm-mitotic 細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)比例升高（p<0.001），高表(biao)達耗竭基(ji)因(yin)（PDCD1、TOX）和(he)增(zeng)殖(zhi)基(ji)因(yin)（MKI67），富(fu)(fu)集 CD8 + 耗竭和(he)增(zeng)殖(zhi)特(te)征。

結果說明：該圖(tu)揭示了 CD8+ T 細(xi)胞(bao)亞群的 “勝負手”：Tem 細(xi)胞(bao)作為(wei) “攻擊主力(li)”，通(tong)過(guo)釋(shi)放細(xi)胞(bao)毒性(xing)分子殺傷腫瘤細(xi)胞(bao)，其增多是 pCR 的關鍵標(biao)志；而 Trm-mitotic 細(xi)胞(bao)的增殖(zhi)與(yu)耗竭狀態可(ke)能導致免疫逃逸，是非 pCR 的重(zhong)要機(ji)制。基因集富集分析（GSEA）顯示，pCR 組(zu) CD8+ T 細(xi)胞(bao)的細(xi)胞(bao)毒性(xing)程序激(ji)活，而非 pCR 組(zu)則偏向耗竭和(he)增殖(zhi)，直接解釋(shi)了兩組(zu)療效(xiao)差異的細(xi)胞(bao)基礎。

三、CD8+ Trm 細胞的轉錄動態

研究結果：pCR 組中，CD8+ Trm 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（CD8-C4）的抗原呈遞相(xiang)關基因(yin)(yin)（HLA-DRA、HLA-DQA1）和 IFN-γ 響應基因(yin)(yin)（CD74）上調，提示其(qi)向 Tem 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)轉化。Trm-mitotic 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)（CD8-C5）的增(zeng)殖基因(yin)(yin)（MKI67、TOP2A）表達(da)降低，且(qie)其(qi)耗竭(jie)特征（PDCD1、LAG3）高于 Trm 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)。軌跡(ji)分析顯示，CD8+ T 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)亞(ya)群存在分化連續(xu)性，Tem 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)可能由 Trm 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)轉化而來，而 Trm-mitotic 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)是(shi)耗竭(jie)的終末狀態。

結果說明：該圖闡明了 ICI 誘導 CD8+ T 細胞(bao)(bao)功(gong)能重(zhong)(zhong)塑(su)的(de)機制：PD-1 阻斷(duan)促進 Trm 細胞(bao)(bao)向 Tem 細胞(bao)(bao)轉化(hua)，增強抗(kang)原呈遞(di)和(he)細胞(bao)(bao)毒性；同時抑制 Trm-mitotic 細胞(bao)(bao)的(de)增殖耗竭，恢(hui)復 T 細胞(bao)(bao)抗(kang)腫瘤功(gong)能。這一發現揭(jie)示了 CD8+ T 細胞(bao)(bao)亞群的(de)動(dong)態平(ping)衡對 pCR 的(de)重(zhong)(zhong)要性，為靶向 T 細胞(bao)(bao)分化(hua)提供了理論依據(ju)。

四、CD4+ T 與 B 細胞的協同激活

研究結果：pCR 組中，CD4 + 輔助性 T 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)（Th）比例(li)增加（p=0.008），調(diao)節性 T 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)（Tregs）顯(xian)著減少（p=0.002）；Tregs 高表達(da)免疫抑(yi)制受體（CTLA4、TIM3），其減少解(jie)除了免疫抑(yi)制。CD20+ B 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)（尤其是(shi)生發中心 B 細(xi)(xi)(xi)胞(bao) Bgc）比例(li)顯(xian)著升高（p=0.004），高表達(da) CD40，與 CD4+ Th 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的 CD40LG 形成信(xin)號軸。細(xi)(xi)(xi)胞(bao)互作分析(xi)顯(xian)示，pCR 組中 CD40-CD40LG 信(xin)號強度顯(xian)著增強，Bgc 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)與 CD8+ T 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)呈正(zheng)相(xiang)關。

結果說明：該圖揭(jie)示了 pCR 中的 “免疫(yi)同(tong)盟” 機制：CD4+ Th 細胞通過 CD40LG 激(ji)活 B 細胞，促進抗體(ti)分泌和三級(ji)淋巴結構（TLS）成熟；Tregs 的減少解除抑制，共同(tong)構建抗腫瘤免疫(yi)微環境(jing)。這一協同(tong)效應在非 pCR 組(zu)中缺失，提示 CD40-CD40LG 軸是 ICI 響應的關(guan)鍵調控節點(dian)，可為聯合治療提供(gong)靶點(dian)。

五、髓系細胞的促炎程序消退

研究結果：pCR 組中，促(cu)炎單核細(xi)胞（IL1B+ Mono）比例顯著降低（p<0.001），其高表達的 IL1B、CXCL8 等(deng)促(cu)炎因(yin)子水平下(xia)降；非(fei) pCR 組中 IL1B+ Mono 持續存在，富(fu)集(ji)促(cu)炎基(ji)因(yin)特征。mIHC 驗(yan)證 IL1B+CD14 + 細(xi)胞在 pCR 組中減少(shao)，且血清促(cu)炎因(yin)子（IL1A、IL6、CCL20）水平降低。GSEA 顯示，IL1B+ Mono 細(xi)胞的基(ji)因(yin)特征富(fu)集(ji)上皮 - 間(jian)質轉(zhuan)化(hua)（EMT）通路，提示其促(cu)腫(zhong)瘤作用(yong)。

結果說明：該(gai)圖揭示了(le)炎(yan)癥微環(huan)境對 ICI 響(xiang)應的雙重影(ying)響(xiang)：IL1B+ Mono 細(xi)胞的減(jian)少解(jie)除了(le) “促炎(yan) - 免疫(yi)抑制(zhi)” 正反饋，而其持(chi)續存(cun)在則通過炎(yan)癥驅動腫瘤進(jin)展和(he)免疫(yi)逃逸(yi)。這一發現解(jie)釋了(le)為何抗炎(yan)治療可能增強 ICI 療效，為靶(ba)向炎(yan)癥通路（如 IL-1β）提供了(le)機制(zhi)支持(chi)。

六、基質細胞的免疫導航作用

研究結果：pCR 組中，CXCL12 + 成(cheng)(cheng)纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和 HLA-DRA + 內(nei)皮(pi)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)比例增加，分別高表達(da) CXCL12 和 MHC II 類分子；非(fei) pCR 組中 PLVAP + 內(nei)皮(pi)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和 CCL2 + 成(cheng)(cheng)纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)富集，高表達(da)促炎因子 IL32。細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)互作(zuo)分析(xi)顯(xian)示，CXCL12 + 成(cheng)(cheng)纖(xian)維(wei)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)通過(guo) CXCL12-CXCR4 軸(zhou)招募 T/B 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)，HLA-DRA + 內(nei)皮(pi)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)與 CD4+ T 細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)互作(zuo)增強抗原(yuan)呈遞。基質細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的基因特征與免疫細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)浸(jin)潤(run)程度呈正相關，提(ti)示其對 TIME 的塑造作(zuo)用。

結果說明：該(gai)圖闡明了(le)基(ji)質細(xi)(xi)胞作為 “免(mian)(mian)疫導(dao)航員(yuan)” 的功能：CXCL12 + 成纖維細(xi)(xi)胞引導(dao)免(mian)(mian)疫細(xi)(xi)胞遷移，HLA-DRA + 內皮細(xi)(xi)胞直接參與抗原呈(cheng)遞，共同(tong)構(gou)建 “免(mian)(mian)疫許可(ke)” 微環境。非 pCR 組(zu)中促炎基(ji)質細(xi)(xi)胞的富集，可(ke)能通過維持免(mian)(mian)疫抑(yi)制(zhi)微環境導(dao)致耐藥，為靶向基(ji)質 - 免(mian)(mian)疫互(hu)作提供了(le)新思路。

七、炎癥驅動的非 pCR 機制

研究結果：非 pCR 組中，IL1B+ Mono 細(xi)胞(bao)(bao)、CCL2 + 成纖(xian)維(wei)細(xi)胞(bao)(bao)、IgA 漿細(xi)胞(bao)(bao)和 Trm-mitotic 細(xi)胞(bao)(bao)顯(xian)著(zhu)富集，形成 “促(cu)炎(yan) - 免疫抑(yi)制(zhi)” 網絡。這些細(xi)胞(bao)(bao)高(gao)表達 IL1B、CCL2、IL32 等(deng)促(cu)炎(yan)因子，與 CD8+ T 細(xi)胞(bao)(bao)耗竭和 Tregs 浸潤(run)呈(cheng)正相關。小(xiao)鼠模型中，IL-1β 刺激導致 CD8+ T 細(xi)胞(bao)(bao)和 CD40+ B 細(xi)胞(bao)(bao)減(jian)少，PD-1 + 耗竭 T 細(xi)胞(bao)(bao)增加，驗證了炎(yan)癥對免疫抑(yi)制(zhi)的驅動作(zuo)用。

結果說明：該圖揭示了非 pCR 的(de)核心機(ji)制：持續性(xing)炎(yan)癥通過(guo)激(ji)活(huo) IL1B+ Mono 和(he)促炎(yan)基質(zhi)細胞，抑(yi)制 T 細胞功(gong)能(neng)并維(wei)持免疫抑(yi)制微環(huan)境，導致 ICI 耐(nai)藥。這(zhe)一發現強調了 “抗(kang)炎(yan) - 免疫激(ji)活(huo)” 聯合(he)策略的(de)必要性(xing)，為(wei)克服 dMMR/MSI-H CRC 耐(nai)藥提供(gong)了關鍵靶點。

八、機制總結與臨床啟示

（一）pCR 的核心機制

PD-1 阻斷通過多(duo)維度重塑(su) TIME 誘導(dao) pCR：T 細(xi)(xi)胞(bao)功能優化：促進 CD8+ Tem 細(xi)(xi)胞(bao)分化，增(zeng)強細(xi)(xi)胞(bao)毒性；抑制 Trm-mitotic 細(xi)(xi)胞(bao)增(zeng)殖耗竭(jie)。免(mian)疫調(diao)控網絡重構：減少 Tregs 和(he)促炎(yan)單核細(xi)(xi)胞(bao)，激活(huo) CD40-CD40LG 介導(dao)的 B 細(xi)(xi)胞(bao)協(xie)同效(xiao)應。基質微環(huan)境支持：CXCL12 + 成纖維細(xi)(xi)胞(bao)和(he) HLA-DRA + 內皮細(xi)(xi)胞(bao)招募并激活(huo)免(mian)疫細(xi)(xi)胞(bao)。

（二）臨床轉化方向

預(yu)測(ce)標志物：Tem/Trm-mitotic 比(bi)例、CD40+ B 細胞(bao)豐度、IL1B+ Mono 水平可作為 pCR 預(yu)測(ce)指標。

聯(lian)合治療策略：抗(kang)炎藥物（如 IL-1β 抑制劑）與 ICI 聯(lian)用，解除(chu)炎癥抑制。激(ji)動劑激(ji)活(huo) CD40-CD40LG 軸，促進 TLS 成熟。靶向 CXCL12-CXCR4 軸，增強免疫(yi)細胞遷(qian)移。

九、結語：單細胞時代的免疫治療新范式

這項研究通過單(dan)細(xi)胞(bao)測序技(ji)術(shu)，如同(tong) “細(xi)胞(bao)級(ji) CT 掃描”，清(qing)晰勾勒出 ICI 誘導 pCR 的(de)(de)動態過程。從 CD8+ T 細(xi)胞(bao)的(de)(de)功能分化到基質細(xi)胞(bao)的(de)(de)免疫(yi)導航，每一個發現都為理解免疫(yi)治療(liao)應(ying)答機制提供了鑰匙(chi)。未來，基于單(dan)細(xi)胞(bao)圖(tu)譜的(de)(de)精(jing)準治療(liao)策略(lve)有望實現 “個體化免疫(yi)調控”，讓(rang) dMMR/MSI-H CRC 患者從 “敏感” 走向(xiang) “治愈”，為更多癌(ai)癥類(lei)型(xing)的(de)(de)免疫(yi)治療(liao)突破鋪平道路。