《npj Precision Oncology》：Single-cell analysis reveals favorable responses of tumor-associated monocytes to bortezomib-based treatment in multiple myeloma
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骨髓微环境（BME）对多发性骨髓瘤（MM）患者接受硼替佐米（BTZ）为基础的化疗具有显著影响。然而，骨髓微环境组分如何驱动有效的BTZ基化疗以促进抗肿瘤反应尚未被完全阐明。通过单细胞转录组分析，研究人员发现与次优应答者（SOR）组相比，最优应答者（OR）组内肿
骨髓微环境（BME）对多发性骨髓瘤（MM）患者接受硼替佐米（BTZ）为基础的化疗具有显著影响。然而，骨髓微环境组分如何驱动有效的BTZ基化疗以促进抗肿瘤反应尚未被完全阐明。通过单细胞转录组分析，研究人员发现与次优应答者（SOR）组相比，最优应答者（OR）组内肿瘤相关IL1B+单核细胞（TAMO_IL1B）——一个CD14+单核细胞亚群的密度显著增加。OR组中的TAMO_IL1B对TGF-β信号通路具有显著更强的作用。OR组中TAMO_IL1B与肿瘤浆细胞（TPC）之间THBS1信号通路中配体-受体对（THBS1-SDC1）的相互作用强度显著高于SOR组。此外，拟时序轨迹分析表明，TAMO_IL1B主要占据晚期分化阶段，并与OR组内的良好应答相关。这些发现揭示了TAMO_IL1B在塑造抗肿瘤免疫中一个此前未被认识的作用。THBS1-SDC1轴可能有助于单核细胞与浆细胞之间的相互作用；然而，在得出任何治疗意义之前需要进行功能验证。
多发性骨髓瘤（multiple myeloma, MM）是一种以恶性浆细胞在骨髓（bone marrow, BM）内克隆性增殖为特征的血液系统恶性肿瘤，常导致骨溶解性损害、贫血、肾功能不全及高钙血症等终末器官损伤。MM的进展与骨髓微环境（bone marrow microenvironment, BME）的免疫调节和代谢重塑密切相关。单核细胞作为先天免疫的关键组分，通过表型异质性、细胞因子分泌（如IL-6、TGF-β）及免疫抑制机制在MM发病中发挥重要作用。尽管蛋白酶抑制剂硼替佐米（bortezomib, BTZ）显著改善了MM预后，但患者间治疗反应异质性显著，从完全缓解（complete response, CR）到疾病进展（progressive disease, PD）不等，这仍是重大临床挑战。目前，BME中单核细胞亚群的动态行为及其对治疗预后的预测价值尚不清楚，单核细胞亚群介导BTZ敏感性与耐药性的精确机制亦有待深入探索。因此，系统阐明BME在预测蛋白酶抑制剂基治疗反应中的作用，对于优化BTZ基方案及克服耐药性具有重要意义。
针对上述问题，研究人员整合了10例健康供者（healthy donors, HD）和18例初治MM患者的scRNA-seq数据，所有MM患者在采样后接受硼替佐米-美法仑-泼尼松（bortezomib-melphalan-prednisolone, VMP）方案治疗，共纳入56,568个骨髓细胞。依据国际骨髓瘤工作组（International Myeloma Working Group, IMWG）疗效标准，将患者分为最优应答者（optimal responders, OR）和次优应答者（suboptimal responders, SOR）。研究系统绘制了MM患者治疗前的BME单细胞图谱，鉴定出与BTZ基治疗反应相关的关键单核细胞亚群，揭示了TAMO_IL1B富集的生态位与良好治疗应答的关联，提出了该亚群作为潜在生物标志物和治疗靶点的可能性，为MM精准医学提供了基础。
本研究主要基于公共scRNA-seq数据集（GSE120221和GSE189460），采用Seurat进行质控、归一化和无监督聚类，结合SingleR和经典标志物进行细胞类型注释。研究运用三维主成分分析（three-dimensional principal component analysis, 3D-PCA）区分不同组别的单核细胞转录组特征，利用基因集变异分析（gene set variation analysis, GSVA）评估通路活性，通过CellChat推断细胞间配体-受体相互作用，采用Monocle2和Destiny进行拟时序轨迹分析，并借助MMRF CoMMpass数据集开展Kaplan-Meier生存分析与Cox比例风险回归分析以评估预后价值。
HD与MM组中15种细胞类型的单细胞图谱
研究人员在56,568个高质量细胞中鉴定出15种细胞类型。与HD组相比，MM组恶性浆细胞比例显著增加，而B细胞、T细胞和pDCs比例降低；SOR组中Pro-B细胞、NK细胞、mDCs和巨核细胞严重耗竭。
筛选与BTZ基治疗反应相关的细胞类型
细胞密度分析显示，OR组CD14
+单核细胞密度显著高于SOR组。3D-PCA分析表明，OR组单核细胞转录组特征与HD及SOR组明显分离，提示CD14
+单核细胞可能与改善BTZ基治疗反应相关。
MM恶性克隆浆细胞的异质性
研究人员将浆细胞分为PB、PC、TPB、TPB_CIN、TPC和TPC_CIN六个亚群。TPB、TPC及其拷贝数变异亚群在MM组中富集，OR组中TPC_CIN比例显著高于HD组。通过细胞遗传学特征注释，研究人员还识别了具有高风险染色体易位、基因获得或缺失的肿瘤浆细胞（tumor plasma cells, TPC）亚群。
单核细胞亚群与治疗反应的关联
研究人员鉴定出6个单核细胞亚群：mono_CD14、TAMO_IL1B、TAMO_PADI4、TAMO_MX1、mono_CD16和巨噬细胞。与HD组相比，MM患者TAMO_IL1B比例增加，而mono_CD14和mono_CD16显著减少。OR组中TAMO_IL1B比例显著高于SOR组（P=0.045）。
信号通路与细胞活性分析
GSVA分析显示，OR组单核细胞中TGF-β、TNFA via NFκB及炎症反应等38条通路显著富集，而SOR组干扰素α反应等4条通路显著富集。TAMO_IL1B细胞富集的通路数量最多，其中11条通路明显上调；巨噬细胞显著富集MYC靶标及未折叠蛋白反应。
OR与SOR组中细胞间相互作用的潜在靶点
CellChat分析表明，OR组中TAMO_IL1B与TPC之间的相互作用权重/强度显著大于SOR组。在THBS信号通路中，TAMO_IL1B是TPC的主要配体来源，OR组中THBS1-SDC1配体-受体对的相互作用强度显著高于SOR组。表达分析显示，OR组CD14
+单核细胞中THBS1表达更高，TPC中SDC1表达更高。
蛋白质水平及公共数据集验证
研究人员通过人类蛋白质图谱（Human Protein Atlas, HPA）及独立骨髓瘤蛋白基因组学资源验证了THBS1和SDC1的蛋白表达，并在已发表MM数据集（GSE124310）中确认了患者来源单核细胞中THBS1的转录组发现。外部功能证据表明，骨髓来源单核细胞样细胞是肿瘤微环境中THBS1的主要来源，支持了THBS1在MM中的保守作用。
单核细胞亚群的拟时序转变
Monocle2和扩散组分（diffusion component, D.C.）分析表明，mono_CD14细胞处于早期拟时序阶段，TAMO_IL1B处于晚期分化阶段，且轨迹IV末端仅存在于OR组的TAMO_IL1B细胞中。研究还发现B4GALT1、C3AR1、HCLS1、COMMD8、NAGA、SAMHD1和ZBTB16等7个基因与拟时序动态变化相关。CoMMpass数据分析显示，高B4GALT1表达与更长的总生存相关，而其余6个基因与不良预后显著相关。
研究讨论部分指出，TAMO_IL1B在OR组中的富集为MM治疗反应中髓系细胞异质性的理解增加了重要维度。研究提出，净治疗反应可能由促进敏感性与耐药相关髓系状态之间的平衡决定，TAMO_IL1B可能代表了一种有助于建立对硼替佐米敏感微环境的髓系状态。关于TGF-β信号，研究强调其背景依赖性：虽然既往研究表明TGF-β通过促进免疫抑制和骨分解性BME支持肿瘤进展，但本研究数据表明，在TAMO_IL1B富集的预处理微环境中，TGF-β活性可能与增加恶性细胞对蛋白酶抑制脆弱性的微环境相关。此外，THBS1-SDC1轴在单核细胞与浆细胞通讯中的潜在新作用，以及跨癌种保守的THBS1细胞来源对免疫逃逸的启示，也为后续研究提供了方向。研究同时指出若干局限性，包括仅纳入VMP方案队列、缺乏治疗后scRNA-seq数据、THBS1-SDC1轴功能验证不足以及样本量的限制。
综上所述，本研究为新诊断MM患者提供了全面的骨髓微环境单细胞图谱，鉴定了此前未被认识的前炎性单核细胞亚群TAMO_IL1B，该亚群在达到最优应答的患者中富集。研究结果揭示了髓系细胞介导的治疗敏感性机制，提出TAMO_IL1B作为预测治疗结局的潜在生物标志物。尽管队列统一接受VMP方案治疗，但核心生物学发现——治疗前TAMO_IL1B富集的生态位与蛋白酶抑制剂硼替佐米应答的关联——对现代联合治疗仍具有广泛意义。这些发现强调了基线BME组成的预后价值，为未来微环境导向的治疗策略和机制研究奠定了基础。
