空间转录组测序揭示脂质代谢与线粒体呼吸是CD8+ T细胞排斥型食管腺癌（EAC）的核心特征

《British Journal of Cancer》：Spatial transcriptomic sequencing identifies lipid metabolism and mitochondrial respiration as central features of T cell excluded esophageal adenocarcinomas

背景：肿瘤免疫微环境（tumour immune microenvironment, TIME）影响食管腺癌（esophageal adenocarcinoma, EAC）新辅助放化疗（neoadjuvant chemoradiotherapy, nCRT）的疗效。完全缓解者治疗前瘤内CD8⁺ T细胞水平高于非完全缓解者。理解驱动CD8⁺ T细胞从TIME中排斥的机制对改善结局至关重要。

方法：研究人员对治疗前CD8低（CD8-low）和高（CD8-high）EAC（N = 12）进行空间转录组学（spatial transcriptomics）分析。感兴趣区域（regions of interest, ROIs）由病理学家根据肿瘤注释选择。在同一ROI内分析癌细胞（细胞角蛋白阳性，CK⁺）和免疫细胞（CD45⁺）。研究结果通过癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）批量转录组数据和新鲜肿瘤标本（n = 5）的SCENITH（Single Cell ENergetic metabolism by profilIng Translation inHibition）代谢谱分析验证。

结果：全转录组分析显示癌细胞根据T细胞浸润聚类。CD8-low肿瘤的癌细胞转录组显示抗原提呈减少、脂质和线粒体代谢上调；CD8-high肿瘤显示细胞因子信号和凋亡通路增加。在CD45⁺区室中，CD8-low肿瘤富集PGC-1α通路，该通路与线粒体生物发生和免疫抑制性髓系细胞群相关。TCGA数据支持这些发现。SCENITH证实CD8-low肿瘤中巨噬细胞的线粒体依赖性。

结论：研究结果表明，线粒体代谢和受损的抗原提呈促进EAC中的T细胞排斥。这些发现提出假设：靶向这些癌症中的线粒体代谢可调节抗肿瘤免疫反应，从而改善对放化疗的反应。

研究背景：食管腺癌（esophageal adenocarcinoma, EAC）预后差，年约40万死亡。即使无远处转移，接受新辅助放化疗（neoadjuvant chemoradiotherapy, nCRT）后手术者约50%复发；19%完全病理缓解，18–35%无反应，影响生存。CheckMate 577显示残留病变中辅助免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade, ICB）使无进展生存从11个月延长至22个月；CheckMate 649显示化疗联合纳武利尤单抗在PD-L1联合阳性评分CPS>5的胃食管腺癌中总生存11个月对14个月，但ICB疗效仍有限。证据指向肿瘤免疫微环境（tumour immune microenvironment, TIME）尤其T细胞浸润。EAC TIME异质且受抑，单核髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）、中性粒细胞和巨噬细胞高，T细胞常缺如或限于浸润边缘；癌细胞可经PD-L1/PD-L2、WNT/β-catenin、KRAS等介导免疫抑制；EAC中细胞周期、未折叠蛋白反应和代谢通路与“冷”免疫表型相关，非整倍体与T细胞排斥相关。既往多基于批量测序，未考虑空间结构。因此研究人员对治疗前CD8高/低EAC行空间全转录组，分别分析癌细胞和免疫细胞，寻找T细胞排斥的癌细胞内在驱动因素。

关键技术方法（不超过250字）：样本来自IRB批准生物样本库（METC-VUmc identifier 2013.074）治疗前EAC队列，按多色免疫组化CD8评分选6例高、6例低CD8⁺ T细胞密度肿瘤。行GeoMx数字空间分析仪（Human Whole Transcriptome Atlas）空间全转录组，病理学家注释后选感兴趣区域（ROIs），同一ROI内分别分析CK⁺癌细胞与CD45⁺免疫细胞；QC后CK⁺ 34段、CD45⁺ 22段。采用混合模型差异表达和单样本基因集富集分析（ssGSEA）；用TCGA治疗前染色体不稳定（chromosomally instable, CIN）EAC（N = 65）按细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）签名分组行基因集富集分析（GSEA）；用SCENITH分析新鲜肿瘤（n = 5；2例FLOT暴露、3例初治、1例MSI）免疫细胞代谢；并行癌细胞系与M0巨噬细胞共培养评估CD80:CD163。

研究结果：
CD8低和CD8高区域癌细胞具有不同转录程序：空间转录组显示同一患者ROI多聚类一起、肿瘤按CD8浸润状态分开；仅OES1094存在患者内异质性；CK⁺区免疫污染低，提示转录差异非免疫细胞污染。CD8-low肿瘤完全病理缓解0/6，CD8-high为4/6（p = 0.013）。
CD8低浸润肿瘤癌细胞高表达癌症睾丸抗原并伴免疫抑制机制：差异表达发现CD8-low癌细胞富集MAGEA12、MAGEC2、PRAME、CTAG1B（NY-ESO-1）等癌症睾丸抗原（cancer testis antigens, CTA），并高表达CXCL5和HPGDS；CD8-low中B2M降低、PD-L1和IDO1等免疫调节转录本上调；CD8-high中galectin-3、galectin-9C和CEACAM1等抑制机制。
CD8低浸润肿瘤癌细胞富集脂质代谢通路：差异通路分析显示CD8-low癌细胞富集HDL、乳糜微粒重塑、脂蛋白重塑和酮体代谢通路，抗原提呈通路下调；APOA1、APOA4、OXCT1和PPARGC1a在CD8-low中富集。
线粒体驱动因子PGC-1α在CD8低肿瘤免疫细胞中过表达：CD45⁺分段差异分析显示CD8-low免疫细胞富集APOA1、APOA4、LGALS2、MMP1、INHBA，与单核浸润正相关；CD8-high富集IGHG1-4、IGHM、IGKC并与B/浆细胞、CD4/CD8 T和NK细胞正相关；ssGSEA显示CD8-low富集类固醇激素代谢、氨基酸和肽转运、泛醇生物合成及PGC-1α通路，CD8-high富集IFNγ信号、抗原加工提呈、白细胞介素信号和Fcγ受体信号。
TCGA分析证实线粒体通路表达是免疫低EAC主要特征：TCGA CIN EAC按CTL签名中位分组，CTL-low富集线粒体翻译、呼吸电子传递、TCA循环和氧化磷酸化（oxidative phosphorylation, OXPHOS）；胆固醇代谢与巨噬细胞浸润增加相关，酮体代谢与较低CD8⁺ T细胞浸润相关。
离体代谢谱显示非炎症肿瘤巨噬细胞线粒体依赖：SCENITH分析新鲜肿瘤n = 5，T细胞低肿瘤（患者1–3）巨噬细胞线粒体依赖高于糖酵解依赖，T细胞高肿瘤（4–5）以糖酵解依赖为主。
OXPHOS代谢的细胞系在直接共培养中影响巨噬细胞极化：不同OXPHOS/糖酵解状态的EAC细胞系与M0巨噬细胞共培养，随癌细胞OXPHOS使用增加，CD80:CD163比值呈下降趋势；最糖酵解FLO-1未提高比值，提示尚有分泌细胞因子和细胞间互作等因素。

讨论总结：EAC免疫抑制，促肿瘤巨噬细胞多于CD8 T，限制nCRT和ICB。空间转录组显示CD8高/低主要差异为代谢而非预期特定致癌通路；CD8-low癌细胞过表达APOA1/APOA4、PPARGC1A、OXCT1，通路和TCGA/新鲜标本验证。讨论将脂质驱动OXPHOS与抗炎联系：效应CD8依赖糖酵解，脂质丰富环境促耗竭；Tregs和髓系细胞利用脂质氧化支持抑制；APOA1/APOA4和胆固醇代谢经IL-10、胆固醇外流降低抗原提呈和CD8细胞毒性；癌细胞脂质代谢支持增殖和放化疗抵抗，OXPHOS造成缺氧营养缺乏和免疫抑制。CXCL5上调和抗原提呈下调（B2M）也参与T细胞排斥；低IFNγ、HLA-I缺陷或甲基化可能解释。局限为CD45⁺分段不平衡，CD8-low免疫细胞少致QC失败多，CD45⁺差异分析稳健性低于CK⁺，需更大样本或其他方法验证，但TCGA、SCENITH、共培养和文献支持。代谢药联合ICB结果不一，可能仅高OXPHOS依赖肿瘤获益，正在开展临床试验。研究结论部分翻译：研究人员识别脂质代谢和线粒体呼吸是与T细胞排斥强相关的因素；这些发现提示肿瘤代谢可能参与塑造免疫微环境，提出代谢重编程可能影响EAC治疗抵抗的假设；由于多种代谢药物可改变肿瘤代谢，结果为在EAC中探索免疫代谢干预提供依据；为直接研究肿瘤代谢与TIME炎症状态关系，研究人员所在团队已启动临床试验（NCT06687876），使用二甲双胍作为代谢调节剂，更严格检验代谢干预能否调节抗肿瘤免疫反应并改善这一致命疾病的治疗结局。