单细胞转录组学揭示头颈鳞癌免疫治疗响应的新型预后标志物及其肿瘤微环境调控机制

本研究通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和批量RNA测序数据，构建了包含51个基因的LASSO-Cox预后模型（AUC：0.749-0.800），揭示了头颈鳞癌（HNSCC）免疫治疗前后肿瘤微环境（TME）中髓系来源抑制细胞（MDSC）和癌症相关成纤维细胞（CAF）的动态变化，为优化免疫检查点阻断（ICB）治疗策略提供了新见解。

　　

ABSTRACT章节

研究团队通过分析3例接受TLR8激动剂（Motolimod）联合抗PD-1（Nivolumab）治疗的HNSCC患者的单细胞RNA测序数据，鉴定出治疗前19个和治疗后13个细胞亚群。重点聚焦六种主要免疫细胞类型（CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞、B细胞、巨噬细胞、浆细胞样树突状细胞和肥大细胞）的基因表达变化模式，发现pDCs和B细胞分别呈现326/149和344/239个基因的显著差异表达。

Material and Methods章节

采用Illumina NextSeq 500平台进行单细胞测序，质量控制标准包括线粒体基因表达阈值5%和最小基因检测数≥3。数据归一化使用LogNormalize方法（缩放因子10,000），通过Harmony算法消除批次效应（θ=2，σ=0.1）。LASSO-Cox模型通过10折交叉验证确定最优λ值（2.389e-02），最终筛选出RPL21（系数0.250）和POMP等51个预后相关基因。

Results章节

3.1 细胞异质性分析

UMAP可视化显示治疗前后细胞亚群的空间分离特征，其中B细胞特异性表达CD19/CD79A/MS4A1，pDCs高表达IL3RA/LILRA4。质量控制保留治疗前16,870个和治疗后24,021个高质量细胞，线粒体基因表达比严格控制在5%以下。

3.2 免疫细胞动态变化

CD8⁺ T细胞呈现199个上调和111个下调基因，而巨噬细胞显示9上/297下的不对称模式。GO分析揭示CD8⁺ T细胞富集细胞毒性通路，B细胞主要涉及免疫球蛋白相关过程。

3.3 预后模型构建

风险评分成功区分高/低危组（HR=3.72，95%CI：2.75-5.02），HPV阳性患者风险评分显著更低（p<0.001）。模型在口咽癌（n=60）和喉癌（n=123）亚组均保持优异预测性能（p<0.001）。

3.5 免疫浸润特征

高风险组MDSC和CAF显著增加，22种免疫细胞浸润水平存在差异（p<0.05），其中类别转换记忆B细胞与风险评分负相关最强（r=-0.361）。TIDE分析显示高风险组免疫功能障碍特征最显著（p=3e-08）。

Discussion章节

研究发现pDCs通过I型干扰素产生发挥抗肿瘤免疫双重调控作用，而初始CD4⁺ T细胞对治疗抵抗的特征提示需要联合刺激策略。肿瘤相关巨噬细胞的免疫抑制表型转变（297个基因下调）为靶向治疗提供了新方向。建立的51基因预后模型较现有模型（如Hu等C-index=0.573）展现显著优势（C-index=0.697），但临床应用仍需简化基因panel。