单亚克隆分辨率揭示非小细胞肺癌免疫逃逸异质性的器官样技术研究

本研究针对非小细胞肺癌（NSCLC）免疫治疗应答不全的临床挑战，通过建立多区域患者来源器官样（organoid）-T细胞共培养平台，首次在单亚克隆分辨率水平揭示肺癌细胞固有的免疫逃逸异质性。研究者利用TRACERx队列的多区域样本构建81个亚克隆器官样库，结合自体肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）和自然杀伤（NK）细胞共培养实验，发现同一肿瘤内不同亚克隆因分支进化形成独特的基因组和转录组特征，分别通过抗原依赖性（如新抗原缺失）或抗原非依赖性（如免疫抑制微环境）机制逃避免疫清除。该研究发表于《Cancer Cell》，为个体化免疫治疗策略开发提供新视角。

　　

肺癌免疫治疗的困境与突破
尽管免疫检查点阻断（ICB）革新了非小细胞肺癌（NSCLC）的治疗格局，但绝大多数患者难以实现肿瘤完全缓解。这一临床瓶颈背后，潜藏着肿瘤异质性与免疫逃逸的复杂相互作用。传统观点认为免疫抑制主要源于肿瘤微环境等外在因素，但荷兰癌症研究所、弗朗西斯·克里克研究所及伦敦大学学院的研究团队提出关键科学问题：同一肿瘤内遗传背景不同的癌细胞亚克隆，是否具有内在差异化的免疫逃逸能力？ 为解答这一问题，研究团队在《Cancer Cell》发表突破性成果，首次在单亚克隆分辨率水平解析肺癌免疫逃逸的演化机制。

技术方法精要
研究整合多区域样本测序（TRACERx队列）、患者来源器官样（PDO）培养及功能性免疫共培养三大技术：

1. 多区域器官样库构建：从3例NSCLC患者11个肿瘤区域建立81个单克隆器官样亚系，模拟肿瘤空间异质性。
2. 自体免疫共培养系统：扩增患者TIL/NK细胞，建立器官样-T细胞共培养平台，量化免疫应答差异。
3. 多组学整合分析：结合全外显子测序（WES）、RNA测序与T细胞受体（TCR）谱分析，关联基因变异与免疫表型。

研究结果与发现
1. 器官样-T细胞共培养平台揭示免疫逃逸异质性
通过自体TIL与器官样共培养，研究者发现不同肿瘤区域（如患者1的R2/R5 vs R3/R4）甚至同一区域内不同亚克隆（如患者2的R7亚系）对T细胞激活能力存在显著差异。部分亚克隆（"冷克隆"）几乎不激活CD8⁺ T细胞分泌干扰素γ（IFNγ），而"热克隆"诱导强烈免疫应答（图2A-2C）。

2. 免疫逃逸亚克隆具有独特进化轨迹
系统发育分析显示，免疫逃逸亚克隆（如患者1的R2/R5）与非逃逸亚克隆（R3/R4）位于不同分支，携带独特的拷贝数变异（CNAs）和单核苷酸变异（SNVs）。转录组分析进一步证实"冷/热"亚克隆差异表达>1000个基因（图3D-E），表明免疫逃逸表型与亚克隆进化直接关联。

3. 双重免疫逃逸机制的证据
通过模型抗原（NY-ESO-1/MART-1）加载实验区分逃逸机制：

• 抗原依赖性机制：患者1的"冷克隆"在加载外源肽后恢复T细胞激活，提示其逃逸源于新抗原缺失（图4B-C）。
• 抗原非依赖性机制：患者2的"冷克隆"即使加载抗原仍无法激活T细胞，表明存在免疫抑制微环境（图4E-F）。
  
  

4. 基因组/转录组预测的局限性
研究者发现，传统生物标志物（如肿瘤突变负荷、PD-L1表达）无法准确预测亚克隆免疫表型（图4G-I）。例如患者2的"冷克隆"高表达免疫抑制因子TGFB2/CCL2，却位于免疫活化集群，凸显功能验证的必要性。

5. NK细胞逃逸的亚克隆特征
在缺乏TIL的患者3中，NK细胞共培养显示区域R5显著降低NK细胞活化（图6A-B），其高表达MHC-I（抑制NK活性的关键配体）的特征与独特进化分支相关（图6C-E），证实免疫逃逸异质性广泛存在于不同效应细胞类型。

结论与展望
本研究通过创新性器官样平台证明：肺癌亚克隆在分支进化过程中，形成具有内在差异的免疫逃逸能力，且逃逸机制（抗原依赖性或非依赖性）具有患者特异性。这一发现挑战了传统免疫治疗应答模型，揭示肿瘤进化史持续塑造免疫逃逸表型。技术层面，研究建立的"功能性免疫基因组学"平台为识别耐药亚克隆、开发靶向根除策略提供新工具。临床层面，成果强调未来治疗需同时靶向不同免疫逃逸机制，并为基于亚克隆特征的精准免疫治疗奠定理论基础。