单细胞空间转录组学揭示影响皮肤鳞状细胞癌对PD-1/PD-L1阻断反应的空间微环境

背景 新辅助PD-1/PD-L1阻断在晚期皮肤鳞状细胞癌（cSCC）中显示出显著疗效，但许多患者未能达到完全或主要病理反应。为何有些患者响应而其他患者不响应的原因尚不清楚。方法 我们分析了在PD-1/PD-L1阻断治疗前、给药1剂后及3至4剂后采集的cSCC标本，以揭示耐药机制并预测治疗反应。研究共涉及27名患者，分属三个队列，其中包括两个II期临床试验。我们制作了1.7毫米的组织芯微阵列，并进行了单细胞空间转录组学分析，包括空间聚类、基因集富集及空间相关性分析。结果 对所有样本分析后，识别出六个不同的空间微环境，各自在应答者和非应答者中富集程度不同。高抗原呈递微环境、富含B细胞/浆细胞微环境和炎症性角质形成细胞微环境在应答者中更常见，而增殖性角质形成细胞、低抗原呈递的髓系和富含成纤维细胞的上皮-间质转化微环境则在非应答者中占优势。值得注意的是，基于治疗前样本的空间微环境分析在预测病理反应方面优于PD-L1状态。每个空间微环境表现出独特的基因协表达模块，提示存在微环境特异的耐药机制。个体肿瘤分析揭示了多样的免疫逃逸策略，包括干扰素诱导抗原呈递缺陷、免疫抑制性髓系环境以及上皮-间质转化。结论 我们的单细胞空间转录组方法识别出六种空间微环境，使用仅1.7毫米的组织芯即能较PD-L1状态更好地预测免疫治疗反应，或为生物标志物的开发提供依据。研究结果进一步强调了cSCC患者耐药机制的异质性，突显了制定个性化治疗策略的必要性。