化疗重塑转移性三阴性乳腺癌效应T细胞分化图谱的单细胞研究

《Cancer Cell International》：Systemic chemotherapy in metastatic TNBC polarizes effector T cell differentiation

本研究针对转移性三阴性乳腺癌(mTNBC)患者对免疫治疗反应率低的临床难题，通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术分析东亚人群样本，首次揭示系统性化疗可极化效应T细胞向高细胞毒性状态分化。研究发现CTSW、PRF1、GNLY等9个基因高表达与良好预后显著相关，为化疗联合免疫治疗提供了新型生物标志物和潜在靶点。

　　

在乳腺癌的凶险谱系中，三阴性乳腺癌(TNBC)以其缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人类表皮生长因子受体2(HER2)表达为特征，成为临床治疗的棘手难题。更令人担忧的是，超过三分之一的TNBC患者会面临复发或远处转移的威胁，而转移性TNBC(mTNBC)的五年生存率仅为12%，中位总生存期短至12-18个月。尽管免疫检查点抑制剂尤其是抗PD-1/PD-L1疗法已在多种癌症中取得突破，但超过80%的mTNBC患者仍然对这些前沿治疗策略反应不佳。这种治疗抵抗背后的复杂机制，特别是化疗如何影响免疫细胞状态，成为亟待破解的科学谜题。

由Ju Hye-Yeon等研究人员开展的最新研究，聚焦于化疗对mTNBC患者免疫景观的重塑作用。团队创新性地采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术，对来自东亚人群的61,149个mTNBC患者细胞和51,448个健康供者细胞进行深度解析，绘制了化疗后mTNBC的高分辨率免疫细胞图谱。这项发表于《Cancer Cell International》的研究，首次从单细胞层面揭示了化疗如何驱动效应T细胞向更具抗肿瘤活性的状态分化，为联合治疗策略提供了新见解。

研究人员主要运用了单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术分析来自东亚mTNBC患者和健康供者的外周血单核细胞(PBMCs)，整合内部和公共数据集(GSE169246、GSE174609、GSE134355)进行细胞聚类和注释。通过细胞间通信分析(CellphoneDB)揭示配体-受体相互作用，利用伪时间轨迹分析(Monocle3)推断T细胞分化路径，采用hdWGCNA构建基因共表达网络，并通过基因集富集分析(GSEA)和通路分析(IPA、GO、KEGG)挖掘生物学功能。生存分析基于TCGA-BRCA队列的152例TNBC患者数据，采用最大χ2法确定截断值进行预后评估。

单细胞景观揭示mTNBC免疫特征

研究团队通过对112,597个高质量细胞进行统一曼哈顿近似投影(UMAP)分析，成功识别出18个主要细胞簇，涵盖了T细胞、自然杀伤(NK)细胞、B细胞和髓系细胞等主要免疫群体。细胞类型注释通过经典标志基因表达得以验证，如T细胞表达PTPRC、CD3D和CD2，NK细胞表达NKG7和KLRF1。值得注意的是，细胞间通信分析发现mTNBC患者中ICAM1-ITGAL和FASLG-FAS相互作用显著增强，提示细胞粘附和死亡受体信号通路的激活可能在mTNBC免疫调控中发挥关键作用。

T细胞分化状态的特征解析

聚焦T细胞亚群（61,881个细胞）的深入分析显示，mTNBC患者效应T细胞比例发生显著变化。伪时间轨迹分析将中央记忆T细胞设定为分化起点，发现mTNBC来源的效应T细胞明显偏向终末分化状态。基因集富集分析(GSEA)进一步揭示，mTNBC富集群中同种异体排斥反应通路显著激活(NES=1.76)。 ingenuity通路分析(IPA)图形化总结显示，mTNBC效应T细胞中T淋巴细胞毒性和激活通路明显上调，而PD-1/PD-L1癌症免疫治疗通路和CTLA4信号则呈现抑制状态。

基因共表达模块的功能阐释

通过高维加权基因共表达网络分析(hdWGCNA)，研究团队在T细胞群体中识别出9个共表达模块。其中T-M5模块(AHNAK、RNF213、PTPRC)和T-M7模块(ACTG1、HLA-E、CFL1、PRF1、GZMH、CYBA、CCL5、PFN1、CST7、NKG7)在mTNBC中显著上调，且这些模块主要富集于效应T细胞群体。模块特征基因相关性分析显示，T-M5与T-M7模块呈正相关，而与T-M4模块(富含核糖体相关基因)呈负相关，提示不同分化状态的T细胞具有截然不同的转录调控网络。

通路富集揭示抗肿瘤免疫机制

通路富集分析显示，效应T细胞中主要富集MHC蛋白复合物结合、同种异体排斥和NK细胞介导的细胞毒性等通路，而中央记忆T细胞和调节性T细胞则主要富集核糖体相关通路。IPA canonical通路分析进一步证实，mTNBC效应T细胞中抗原呈递通路(z-score=3.16)、免疫调节相互作用(z-score=2.83)和干扰素γ信号(z-score=3.00)显著激活。功能注释分析显示，细胞毒性T细胞毒性(z-score=3.24)和细胞毒性(z-score=3.87)等功能明显增强，而淋巴细胞肿瘤发生(z-score=-2.12)受到抑制。

预后基因的临床价值验证

生存分析发现，效应T细胞中14个差异表达基因与TNBC预后显著相关。其中CTSW、PRF1、GNLY、GZMA、CCL5、KLRD1、KLRB1、B2M和GZMB等9个基因高表达预示良好预后，而ACTB和FLNA高表达则与不良预后相关。进一步分析显示，CCL5、B2M和GZMB在化疗后表达上调，CTSW、GZMA、CCL5和B2M在化疗应答者中表达更高，提示这些基因可能作为化疗疗效的预测标志物。

其他免疫细胞的协同作用

研究还发现mTNBC患者中CD56^dim NK细胞比例增加，且伪时间分析显示其分化状态更为成熟。髓系细胞中单核细胞亚群比例发生变化，某些簇在mTNBC中显著富集。B细胞分析表明，mTNBC患者浆细胞和成熟B细胞比例升高，而初始B细胞在健康供体中更常见，提示体液免疫也参与mTNBC的免疫应答。

该研究首次从单细胞层面解析了东亚mTNBC患者化疗后的免疫细胞重编程过程，证实化疗能够驱动效应T细胞向高细胞毒性状态分化。研究发现9个与良好预后相关的关键基因，其中部分基因表达与化疗应答正相关，为mTNBC的预后评估和治疗策略提供了重要线索。尽管研究存在样本量有限、仅使用外周血样本等局限性，但多组学整合分析策略为理解化疗与免疫治疗的协同作用机制提供了新视角，为开发联合治疗策略奠定了分子基础。这些发现不仅解释了化疗在mTNBC中的免疫调节作用，更为生物标志物开发和个体化治疗提供了理论依据。