B细胞-IgA-上皮轴通过增强抗肿瘤免疫力改善HPV相关阴茎鳞状细胞癌预后

《Nature Communications》：A B cell-IgA-epithelial axis enhances antitumor immunity and improves outcome in HPV-associated penile squamous cell carcinoma

本研究针对HPV阳性阴茎鳞癌（PSCC）患者预后较好的免疫学机制，通过单细胞测序技术首次揭示了肿瘤微环境中B细胞-免疫球蛋白A（IgA）-多聚免疫球蛋白受体（PIGR）轴的关键作用。研究发现HPV+ PSCC中浸润B细胞、三级淋巴结构（TLS）和IgA水平显著升高，恶性上皮细胞通过PIGR介导的IgA转胞吞作用激活凋亡通路并招募CD8+T细胞，该机制在黏膜相关癌种中具有普适性，为免疫治疗新策略提供理论依据。

　　

阴茎鳞状细胞癌（Penile Squamous Cell Carcinoma, PSCC）是一种罕见但侵袭性强的恶性肿瘤，其中人乳头瘤病毒（HPV）感染驱动约50%的病例。令人困惑的是，与HPV阴性患者相比，HPV阳性PSCC患者往往表现出更好的临床预后，但其背后的免疫学机制一直未被阐明。近年来，肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）的研究成为癌症免疫治疗的热点，然而由于PSCC的罕见性和样本获取难度，其TME的细胞组成和功能特征仍属未知领域。

为破解这一临床谜题，中国科学技术大学研究团队在《Nature Communications》上发表了最新研究成果。研究人员整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）、免疫组化、小鼠模型等多组学技术，通过对107例PSCC患者（包括23例单细胞测序样本）的系统分析，首次绘制了PSCC肿瘤微环境的高分辨率图谱，揭示了HPV阳性PSCC中独特的B细胞-IgA-上皮细胞轴在抗肿瘤免疫中的核心作用。

关键技术方法包括：对23例治疗初治PSCC患者的肿瘤组织和配对癌旁组织进行单细胞RNA测序（202,424个细胞）；85例样本的免疫组化验证；流式细胞术分析新鲜肿瘤组织；体外细胞功能实验（细胞增殖、迁移、凋亡）；MC38结肠癌小鼠模型（野生型和IgA缺陷型）体内验证；以及TCGA数据库的临床相关性分析。

单细胞景观揭示PSCC肿瘤微环境的免疫特征

通过单细胞RNA测序分析202,424个细胞，研究人员发现PSCC肿瘤微环境主要由免疫细胞（74.62%）、上皮细胞、内皮细胞和癌症相关成纤维细胞组成。与癌旁组织相比，肿瘤组织中CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞、CD20⁺B细胞、CD86⁺抗原呈递细胞和CD56⁺NK细胞浸润显著增加。与其他鳞状细胞癌（如头颈鳞癌、鼻咽癌、皮肤鳞癌）相比，PSCC显示出更高程度的免疫细胞浸润，提示免疫微环境在PSCC生物学中占有特殊地位。

HPV阳性PSCC中B细胞和三级淋巴结构的特异性富集

比较HPV阳性和阴性PSCC的免疫细胞组成，研究发现HPV阳性肿瘤中肿瘤浸润B细胞（Tumor-Infiltrating B Cells, TIL-Bs）和浆细胞显著增加。流式细胞术验证显示，HPV阳性PSCC中CD20⁺B细胞在CD45⁺免疫细胞中的比例明显高于HPV阴性组。更重要的是，HPV阳性肿瘤中三级淋巴结构（Tertiary Lymphoid Structures, TLSs）密度更高，且CD20⁺B细胞和CD38⁺活化B细胞/浆细胞在TLSs中富集程度更高，表明HPV感染塑造了有利于B细胞应答的局部免疫环境。

IgA水平升高与患者预后改善相关

对TIL-Bs的转录组分析发现，HPV阳性PSCC中免疫球蛋白相关基因（如IGHG2、IGLC2、IGHA1）显著上调。免疫组化显示HPV阳性组中CD138⁺浆细胞（84.84% vs 26.92%）和IgA⁺信号（78.78% vs 3.84%）比例显著高于HPV阴性组，而IgG水平无显著差异。酶联免疫吸附试验（ELISA）进一步证实肿瘤组织内IgA水平在HPV阳性患者中特异性升高。生存分析表明，高IgA表达与患者总生存期改善显著相关，提示IgA在PSCC抗肿瘤免疫中起关键作用。

PIGR⁺上皮细胞在HPV阳性PSCC中的特征与诱导机制

通过推断拷贝数变异（inferCNV）鉴定9,255个恶性上皮细胞，发现HPV阳性PSCC中富含PIGR⁺上皮细胞（聚类5）。基因富集分析显示该群细胞与病毒生命周期调控、上皮细胞凋亡过程等相关。免疫组化验证PIGR在HPV阳性PSCC中表达显著升高（87.87% vs 1.92%），且IgA-PIGR共定位事件增加。机制上，干扰素-γ（IFN-γ）可强烈诱导PIGR表达，而HPV阳性肿瘤中IFN-γ水平显著高于阴性组，且与PIGR表达正相关。

PIGR过表达与IgA-PIGR轴的抗肿瘤功能验证

在PSCC原代细胞中过表达PIGR可抑制细胞增殖、迁移和集落形成，裸鼠成瘤实验显示PIGR过表达导致肿瘤生长减缓。RNA测序表明IgA刺激的PIGR过表达细胞中，程序性细胞死亡通路激活，而细胞周期相关通路抑制。功能实验证实IgA-PIGR相互作用可促进PSCC细胞凋亡，并上调干扰素刺激基因（IFIT2、IFIT3）和炎性因子（IL23A、CXCL11）表达。

体内模型证实IgA-PIGR轴的抗肿瘤作用

在免疫健全的C57BL/6小鼠中，PIGR过表达的MC38肿瘤生长受到抑制，而B细胞清除或IgA缺失削弱了这一效应。流式细胞术分析显示，PIGR过表达肿瘤中IFN-γ⁺CD8⁺T细胞、TNF-α⁺CD8⁺T细胞和颗粒酶B⁺CD8⁺T细胞浸润增加，且该效应在IgA缺陷小鼠中消失，证明IgA-PIGR轴通过增强CD8⁺T细胞应答发挥抗肿瘤作用。

临床意义与跨癌种验证

对85例PSCC患者的分析显示，IgA和PIGR双高表达患者（27.05%）总生存期显著改善。TCGA数据库分析进一步证实，在宫颈鳞癌（CESC）、头颈鳞癌（HNSCC）和结肠腺癌（COAD）等黏膜相关癌种中，IgA和PIGR高表达与良好预后相关，提示该机制在黏膜免疫中具有普适性。

本研究通过多组学整合分析，首次系统阐释了HPV阳性PSCC预后改善的免疫学机制，揭示了B细胞-IgA-PIGR轴在抗肿瘤免疫中的核心地位。这不仅为PSCC的免疫治疗提供了新靶点，也为理解黏膜相关癌症的免疫调控机制提供了新视角。特别是IgA通过PIGR介导的上皮细胞转胞吞作用直接诱导肿瘤细胞凋亡的发现，突破了传统抗体依赖的细胞毒性（ADCC）和补体依赖的细胞毒性（CDC）机制，为抗体类药物研发开辟了新方向。该研究强调在关注T细胞免疫治疗的同时，不应忽视B细胞和体液免疫在肿瘤控制中的作用，为未来联合免疫治疗策略的设计提供了重要理论依据。