文獻解讀：食管癌的單細胞轉錄景觀及其對新輔助化療的調控
導語
免疫檢查點阻斷最近被證明對食管腺癌（EAC）患者亞群有效，但對EAC免疫微環境知之甚少。通過單細胞測序的分析揭示了10個主要細胞亞群。化療前，腫瘤被T調節細胞和耗盡的效應T細胞大量浸潤，而漿細胞樣樹突狀細胞顯著擴張。還觀察到兩種主要的癌相關成纖維細胞群，而內皮細胞群受到抑制。化療后的病理緩解與免疫異常的廣泛逆轉、成纖維細胞轉變和內皮細胞的增加相關，而耐藥上皮干細胞群與不良反應相關。這些發現揭示了當前免疫療法的基礎和限制反應的特征，并確定了一系列靶向治療的新機會。
方法
檢測了8名患者，未接受治療的患者（n= 4），接受過新輔助化療（n = 4)，癌旁組織(1例未接受治療，1例化療后治療)，共10個樣本進行單細胞RNAseq
結論
發現食管腺癌復雜的局部微環境的發展，該微環境驅動強大的T細胞免疫反應，其效力受到效應細胞耗竭和調節亞群擴張的限制。這與漿細胞樣樹突狀細胞和癌相關成纖維細胞的擴張有關，而內皮細胞受到明顯抑制。有效的新輔助化療可以通過抑制T調節池、糾正樹突狀細胞亞群、轉化成纖維細胞群和擴張內皮細胞亞群來逆轉這些變化。這導致了功能失調前效應T細胞的發育和強大的B細胞擴增。這些發現可能有助于指導EAC患者引入新的免疫治療方法。
實驗思路圖
研究結果
1. 食管癌微環境包括多種細胞亞型，新輔助化療產生反應不同的調節
共52,387細胞，分10 種細胞亞群：T細胞、自然殺傷細胞、B細胞、漿母細胞、髓系細胞、肥大細胞、成纖維細胞、肌成纖維細胞、內皮細胞和上皮細胞以及少量循環淋巴細胞。與正常組織相比，腫瘤組織中T細胞和循環淋巴細胞的比例增加，但內皮細胞的比例不足。新輔助化療治療后NK和增殖T細胞的比例減少，而B細胞、內皮細胞和成纖維細胞的數量增加。
2. 新輔助化療減少了調節T細胞，增加了 效應T的比例
25,588個T細胞無監督聚類鑒定出15個不同的群體，其中5個為CD4+，7個為CD8+，3個代表T reg。組織中很少存在naïve T細胞，效應反應占優勢。表達CXCL13的CD8+ T亞群被認為是許多腫瘤中衰竭的一個特征，數量增加并與化療反應不良相關。未化療腫瘤組織內CD4：CD8比值為1.1，NACT后下降至0.65。化療顯著降低了腫瘤內T調節細胞的比例，CD4+效應細胞：CD4+調節細胞的比例從1.6增加到3.4增加了2倍以上（p = 0.029），而CD8+：Treg比值從4增加到6.5（p=0.057）
3. 腫瘤中cDC與pDC的比例明顯降低，但在新輔助化療后增加
2855個髓系細胞細分為9個細胞群，包括3個DC和2個巨噬細胞，3個單核細胞和一個中性粒細胞。腫瘤組織中DC細胞的相對分布發生了明顯的改變。特別是pDC明顯增加，而cDC被抑制，化療后得到顯著修正。在NACT，髓系亞群和病理反應的程度之間沒有發現其他的關聯。
4. 腫瘤組織中漿母細胞數量增加，但在化療的有效反應后被抑制
7677個B細胞細分鑒定出9個B細胞亞群，其中包括1個幼稚細胞、2個記憶亞群、4個轉換記憶亞群以及2個漿母細胞群。腫瘤組織中以S100A10表達為特征的轉換記憶B細胞減少，而漿母細胞數量增加。一個值得注意的特征是，DNAJB1+切換記憶B亞群在化療后表現出顯著的轉錄差異，表明其具有深刻的細胞可塑性。
5. 兩種重要的腫瘤相關纖維細胞存在食管癌中，并被新輔助化療抑制
4751個細胞中鑒定出7個不同的成纖維細胞亞群，這些細胞在組織樣本和化療之間有相當大的差異，各自表達不同的marker基因。以COL1A2和IER2高平表達為特征的兩個成纖維細胞亞群在腫瘤微環境中顯著增加，而在鄰近的正常食管組織中幾乎完全缺失。盡管它們的存在與病理反應較差相關，但化療后這些癥狀有所減少。化療暴露后，兩個群體均表現出顯著的轉錄差異，而MFAP5高表達的成纖維細胞在腫瘤與正常比較中表現出最高的轉錄差異。相比之下，其余5個成纖維細胞群體包括肌成纖維細胞，在腫瘤組織中減少，但在化療后增加。
6. 上皮細胞是少數群體，化療后干細胞祖細胞的選擇性存活確定了一系列潛在的治療靶點
390個上皮細胞上無監督聚類鑒定出6個簇，其中4個在腫瘤中富集，可能由原發腫瘤群體主導。研究發現，S100鈣結合蛋白家族的潛在重要性在腫瘤富集上皮細胞亞群中進一步發現，S100A2高表達，化療后增加，其表達與不良反應相關。這些細胞表達KRT15和COL17A1，這是食管上皮干細胞的標記物，其相對的化療耐藥性顯著，這表明它們可能在疾病復發中發揮潛在作用。
7. 食管癌TME中的內皮細胞結構及其對化療的調節
在腫瘤微環境中，內皮細胞的總體比例顯著減少。2654個細胞無監督聚類鑒定了6個內皮細胞亞群，包括不同的小動脈、毛細血管、小靜脈和淋巴型內皮細胞群。腫瘤組織與正常組織相對比例相當，包括優勢毛細血管、小動脈、毛細血管后小靜脈和淋巴管。在大的毛細血管后小靜脈簇中觀察到高水平的HLAII類表達，表明存在免疫監測角色由于非典型趨化因子受體ACKR1的表達，其最大的內皮細胞數量在化療后顯著增加。
參考文獻：
REF：Croft Wayne,Evans Richard P T,Pearce Hayden et al. The single cell transcriptional landscape of esophageal adenocarcinoma and its modulation by neoadjuvant chemotherapy.[J] .Mol Cancer, 2022, 21: 200.
