多原发肺癌(Multiple primary lung cancer, MPLC)是一种具有独特诊断和治疗策略的肺癌亚型，虽然新辅助免疫治疗在早期非小细胞肺癌中显示可显著提高患者生存率，但仍然只有一小部分晚期疾病患者对免疫治疗有反应；此外，由于目前尚无报道试验评估新辅助免疫治疗MPLC的可行性，这种方法是否能使多原发性病变患者受益仍不清楚。

2021年3月，广东省人民医院肺癌研究所团队在《Journal For Immunotherapy Of Cancer》（IF=10.252）发表了一篇题为“Multiomics analysis reveals a distinct response mechanism in multiple primary lung adenocarcinoma after neoadjuvant immunotherapy”的研究成果，该研究对1例进行了3个周期派姆单抗治疗（pembrolizumab）的早期MPLC患者进行多组学分析，发现患者不同结节间表现出高度异质性的基因组表型和免疫原性差异，还揭示了Trm浸润增加可能是PD-1阻断后早期免疫反应的一个独特标记，这些都对MPLC的诊断治疗方案和预后标志物的发现开拓了思路。

烈冰生物参与了本研究的单细胞测序和生物信息数据分析工作。

01 样本信息

02 技术手段

多色荧光免疫组化（mIHC）

全外显子测序

T细胞受体库（TCR）测序

单细胞转录组测序

03 结果解析

1、 结节间基因组异质性及T细胞受体多样性分析

研究者首先对三个切除的结节进行了全外显子测序和TCR测序，识别出不同结节间高度异质性的基因组特征。对免疫治疗无反应的W1/W3均存在EGFR 21号外显子 L858R突变，而W2在KRAS中存在致癌驱动突变。此外，HLA表型预测也表现出结节间高度异质，W2中存在特异性T细胞增殖，克隆性更高但TCR多样性更低。

2、 肿瘤细胞间差异性分析

然后，研究者利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)的inferCNV筛选出肿瘤细胞，通过差异基因分析、基因集富集分析（GSEA）、GO分析，表征出W2和W1/W3癌细胞中差异表达的基因。发现W2肿瘤中HLA相关基因、补体激活及免疫相关基因均显著上调，并参与了T细胞介导的细胞毒性和其他T细胞激活过程的正向调节。而W1/W3癌细胞中则是与细胞生长和粘附相关的基因表达上调，且生长因子信号受体转导和细胞增殖的GO条目更为显著，这些也在一定程度上解释了免疫治疗的有限反应应答。

3、 免疫微环境差异性分析

由于PD-1检查点抑制剂针对T淋巴细胞进行治疗的机制，且三个结节CD20（B细胞marker）染色均显示已形成三级淋巴结构，于是，研究者再次评估了有反应和无反应结节间免疫细胞的差异。研究发现，Trm亚群在W2样本中显著富集，且特异性高表达免疫检查点基因，如LAG3、PDCD1、CTLA4、TIGIT和HLA-A。为了解析免疫治疗对CD8+T淋巴细胞的演化影响，研究者进行了拟时序分析，发现 W2细胞倾向于fate 2，与T细胞衰竭和细胞毒性信号相关（高表达HAVCR2、TIGIT、PDCD1、GNLY、HLA-A和GZMB）。W1/W3细胞倾向于fate 1，表现为GZMH、HLA-DRA和IFNG的高表达。最后，研究者利用TCGA公共数据库和已发表数据集，评估了Trm特征的预测和预后价值，发现高Trm浸润的患者总生存期更长，揭示Trm在多种癌症类型中既是免疫浸润的预测因子，也是预后因子。

总之，该研究提示不同病变之间的基因组和免疫微环境存在差异可能会影响肿瘤治疗效果，还揭示Trm浸润增加可能是免疫治疗的早期反应信号和预后的独特标志，这些都对未来免疫治疗的生物标志物研究具有重要的意义。

针对治疗前后、治疗效果存在差异的样本进行单细胞测序，有助于我们挖掘药物治疗与肿瘤微环境之间的关系，为肿瘤的精准治疗以及药物的开发提供强有力依据。

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