骨髓突破病变：多发性骨髓瘤肿瘤 - 免疫细胞多样化的关键位点 —— 揭示疾病进展与免疫调控新机制

多发性骨髓瘤（MM）是一种浆细胞恶性肿瘤。本文通过单细胞和空间多组学分析，对比了 MM 患者骨髓局限性疾病与突破病变的细胞组成。发现突破病变有独特微环境，是肿瘤 - 免疫细胞相互作用和多样化的热点，对理解 MM 发病机制和治疗策略意义重大。

　　### 引言
多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma，MM）是一种单克隆浆细胞恶性肿瘤，多数患者预后不佳。在疾病发展过程中，恶性浆细胞起初主要在骨髓（Bone Marrow，BM）中增殖，随着病情进展，会形成结节状聚集的病灶，进一步发展为突破病变（breakout lesions），甚至是髓外疾病（Extramedullary Disease，EMD）。在接受新型免疫治疗的患者中，EMD 的存在是重要的预后指标，这凸显了 MM 细胞对 BM 依赖的丧失与疾病进展的关系。然而，BM 独立性的早期过程及其对免疫控制的影响尚不清楚。此前对 MM 的研究多集中于骨盆随机单部位样本，忽略了区域疾病演变。本文旨在通过剖析 MM 患者突破病变的细胞、免疫和空间生态系统，阐明 BM 独立性的早期过程。

结果

1. MM 突破病变具有独特的细胞生态系统：为探究 MM 突破病变的细胞组成，研究人员运用 23 重细胞术，分析了 11 例突破病变、5 例 BM 局限性髓内病变样本，并与配对的随机 BM 样本、外周血样本对比。结果显示，突破病变中浆细胞水平最高，且其免疫表型有适应性变化，全基因组测序（Whole - Genome Sequencing，WGS）表明其空间亚克隆异质性更强。排除浆细胞后分析肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）发现，突破病变的 TME 与其他样本不同，其中间充质基质细胞、内皮细胞数量较多，造血干细胞和祖细胞较少，NK 细胞向炎症性 CD56^bright表型转变，单核细胞向 CD16 表达转变。此外，突破病变的 T 细胞景观也有明显差异，CD4 和 CD8 初始及记忆 T 细胞减少，PD - 1⁺ CD4 T 细胞等多种 T 细胞亚群富集，还出现了几乎仅在突破病变中可检测到的 CD39⁺/PD - 1⁺ CD8 T 细胞簇。
2. 突破病变中生态位的改变影响造血和血管生成：研究人员对 5 例突破病变及配对的 BM 样本进行单细胞蛋白质基因组学分析（Cellular Indexing of Transcriptomes and Epitopes by sequencing，CITE - seq）。发现突破病变的 BM 基质细胞虽表达瘦素受体（Leptin Receptor，LEPR），但造血支持因子分泌减少，且向成骨细胞谱系分化，细胞外基质产生增加。突破病变的内皮细胞呈现与 BM 不同的表型，具有动脉、静脉或未成熟的特征，且与肿瘤血管生成和内皮细胞出芽相关基因表达上调，提示有新生血管形成。这些结果表明，突破病变的基质细胞有助于软组织肿块形成，但支持造血的能力下降，内皮细胞促进了新生血管化。
3. 突破病变是肿瘤 - 免疫细胞相互作用的主要场所：CITE - seq 数据显示，突破病变中的 NK 细胞和髓系细胞转录组发生显著改变，与肿瘤 - 免疫相互作用持续存在一致。NK 细胞重塑，CD56^bright NK 亚群富集，还出现了突破病变特异性的 NK 细胞亚群，其细胞毒性相关基因表达呈中间水平，免疫抑制和激活受体转录谱独特，免疫耗竭相关基因表达强，CXCR4 水平降低。髓系细胞组成和转录状态也有重大改变，非经典单核细胞与经典单核细胞比例增加，常规 1 型树突状细胞（conventional type 1 dendritic cells，cDC1s）和巨噬细胞富集，巨噬细胞呈现 M2 样肿瘤相关巨噬细胞（Tumor - Associated Macrophages，TAMs）表型。通过细胞术生态分型进一步验证了这些变化，揭示了突破病变中 NK 和髓系细胞独特的免疫状态，表明存在持续的肿瘤 - 免疫细胞相互作用。
4. 突破病变拥有独特的 T 细胞库：流式细胞术和 CITE - seq 联合单细胞 T 细胞受体测序（TCR - seq）发现，突破病变中 CD39⁺/PD - 1⁺ CD8 T 细胞主要是克隆扩增的 T 细胞，过表达多种免疫检查点抑制和耗竭分子，可能是抗原经历且潜在耗竭的细胞，且大多与骨髓瘤相关。突破病变的 TCR 多样性降低，患者突破病变中的许多 T 细胞克隆在配对 BM 中未检测到，表明突破病变是肿瘤 - 免疫相互作用的关键位点。
5. 空间分辨单细胞分析揭示微区域肿瘤 - 免疫相互作用：研究人员将患者 P02 的大型突破病变分为 16 个微区域进行分析。发现各微区域 MM 细胞浸润水平均超 90%，但免疫细胞组成存在显著空间差异，CD39⁺/PD - 1⁺ CD8 T 细胞和 CD56^bright NK 细胞区域差异最大。相关性分析发现，免疫细胞类型存在两个主要聚类，与免疫调节或抗原经历环境相关。对更多患者的分析证实了突破病变免疫区室的高度异质性，且与抗原经历 T 细胞的存在有关。
6. 肿瘤细胞基因组多样化与 T 细胞克隆共进化：对患者 P02 微区域的单细胞 TCR - seq 数据表明，不同区域有不同的 T 细胞克隆。WGS 分析显示，突破病变存在不同的肿瘤亚克隆分支，空间基因组差异与 T 细胞克隆的空间异质性一致，但部分区域 TCR 差异也受微环境因素影响。对更多患者的空间分辨批量 WGS 和 TCR - seq 分析进一步证实了基因组和 TCR 水平的异质性，且肿瘤亚克隆异质性与富集的 TCR 克隆数量相关，表明突破病变在肿瘤进化和免疫反应多样化中起重要作用。
7. 突破病变的结构特征：免疫组化（Immunohistochemistry，IHC）发现，部分突破病变存在 “免疫岛” 和 “浆细胞主导区域”，免疫岛主要由 T、NK 和髓系细胞组成，围绕血管形成，cDC1s 可能在此促进抗原特异性 T 细胞浸润。高度多重免疫荧光成像详细描绘了免疫岛和浆细胞主导区域的空间结构，发现不同细胞类型在不同区域有特定分布模式。对更多突破病变的分析证实了这些关键特征的存在，尽管存在患者间异质性，但多数突破病变具有这些特征。

讨论

BM 微环境在 MM 发展、进展和治疗中起关键作用，但以往研究多忽略区域疾病演变。本文研究发现，突破病变的免疫和基质区室有一系列适应变化，类似实体瘤中的特征，这些变化可能是肿瘤 - 免疫持续相互作用和免疫微环境改变的结果。突破病变的空间组织与 BM 部位差异大，免疫岛是免疫细胞扩张和相互作用的位点，NK 细胞和巨噬细胞可浸润浆细胞主导区域，但其在 MM 发病机制和免疫调节中的作用有待明确。突破病变可能是亚克隆进化热点，对肿瘤异质性和 T 细胞免疫反应有重要影响，这也解释了为何免疫检查点抑制剂在 MM 治疗中效果不佳。未来研究应将突破病变的免疫参数与临床结果相关联，同时考虑其独特的基因组和 TME 特征，这对揭示 MM 患者生存不良的机制和制定治疗策略具有重要意义。