閑言少敘，直切正題。2021年9月，Nature Communications雜志發(fā)表題為Dissecting esophageal squamous-cell carcinoma ecosystem by single-cell transcriptomic analysis的研究論文，首次通過60例患者、20余萬個(gè)單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析，繪制出食管鱗癌（ESCC）的腫瘤生態(tài)全景圖，內(nèi)容涵蓋腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性、腫瘤微環(huán)境（TME）組成及細(xì)胞互作，從而揭示ESCC進(jìn)展機(jī)制和潛在治療靶點(diǎn)。

該研究對60例食管鱗癌患者的腫瘤及癌旁組織進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq），共分析208,659個(gè)細(xì)胞，覆蓋上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞（T/B/髓系細(xì)胞）及間質(zhì)細(xì)胞（成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等）；鑒定出8種上皮細(xì)胞表達(dá)模式（如黏膜免疫樣程序、細(xì)胞周期程序等）和42種TME細(xì)胞亞型（26種免疫細(xì)胞、16種間質(zhì)細(xì)胞），揭示了ESCC的高度異質(zhì)性。

圖1：ESCC生態(tài)系統(tǒng)全景圖。單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，腫瘤中上皮細(xì)胞/周細(xì)胞激增（P < 0.05），B 細(xì)胞銳減（II/III期 vs I期，P = 0.013），這里屬于鑒定到Frequency有差異的細(xì)胞類群。42種細(xì)胞亞型（26種免疫細(xì)胞+16種基質(zhì)細(xì)胞）的分析提示，細(xì)胞比例變化與腫瘤進(jìn)展密切相關(guān)。

圖2：腫瘤異質(zhì)性的雙面性。從腫瘤角度分析，上皮細(xì)胞存在24個(gè)特異性簇（高增殖）和14個(gè)共享簇（高免疫活性）。腫瘤內(nèi)異質(zhì)性與腫瘤間異質(zhì)性呈正相關(guān)（r=0.64, P=7.3×10??），且有一定的臨床意義，>60歲/不飲酒患者異質(zhì)性更高，提示個(gè)體化治療必要性。

圖3：腫瘤細(xì)胞的生存模式。聚類分析顯示，腫瘤有八種保守表達(dá)程序（Expression Programs），分別與不同生物學(xué)表型相關(guān)。黏膜免疫（Mucosal）與先天免疫響應(yīng)、黏液分泌應(yīng)激（Stress）相關(guān)；細(xì)胞損傷響應(yīng)（如p53通路）抗原呈遞（AP）與MHC II分子的表達(dá)，激活抗腫瘤免疫細(xì)胞周期（Cycling）相關(guān)；增殖相關(guān)基因高表達(dá)上皮分化（Epi1/Epi2）與角蛋白表達(dá)，促進(jìn)腫瘤生長間充質(zhì)（Mes）相關(guān)；上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）氧化應(yīng)激（Oxd）與抗氧化損傷相關(guān)。不同程序間存在協(xié)同或互斥關(guān)系（如Epi1與Cycling協(xié)同，Mucosal與Mes互斥），且程序活性在患者間高度異質(zhì)。

圖4：食管鱗癌的腫瘤微環(huán)境。從免疫角度分析，食管鱗癌的腫瘤微環(huán)境呈免疫抑制特征。TME中富集耗竭 T 細(xì)胞、調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞和耐受性樹突細(xì)胞（tDC），后者高表達(dá)PD-L1/PD-L2，并通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)tDC抑制CD8+ T 細(xì)胞的功能（圖4i-j）。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）和tDC可通過TGF-β、VEGFA等分子促進(jìn)血管生成和免疫抑制（圖4f-g）。

圖5: 間質(zhì)細(xì)胞的表型探究。從間質(zhì)細(xì)胞角度分析，成纖維細(xì)胞和血管周細(xì)胞（pericyte）分化為癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）的兩條軌跡（圖5c）。其中內(nèi)皮細(xì)胞（TEC）可通過PDGFB-PDGFRB信號(hào)驅(qū)動(dòng)血管周細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化（圖5j-k），促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

圖6：治療靶點(diǎn)探究。基因組學(xué)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，TP53突變與細(xì)胞周期程序激活、免疫抑制性TME相關(guān)；NOTCH1突變則與上皮分化程序抑制和效應(yīng)T細(xì)胞浸潤增加相關(guān)（圖6b）。臨床價(jià)值：黏膜免疫程序（AGR2、CXCL17和MUC20）高表達(dá)的ESCC患者，生存期顯著延長（HR = 0.38, P < 0.001），可能與抗腫瘤免疫增強(qiáng)有關(guān)；抑制EMT/血管生成通路，可激活p53抑癌通路，已開發(fā)免疫組化檢測（226例驗(yàn)證隊(duì)列）。

2021年前后，60例樣本的單細(xì)胞測序，數(shù)據(jù)量已經(jīng)夠大了。我們比較好奇這么大的數(shù)據(jù)量為什么沒有發(fā)在頂刊或者更好些的子刊上？單就本論文的數(shù)據(jù)分析來看，①該研究雖系統(tǒng)解析了食管鱗癌的腫瘤微環(huán)境，但多數(shù)發(fā)現(xiàn)與其他癌種的單細(xì)胞研究結(jié)論類似；②機(jī)制和治療靶點(diǎn)的驗(yàn)證不足。如tDC抑制CD8+ T 細(xì)胞僅通過體外共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，缺乏體內(nèi)模型或臨床前治療試驗(yàn)支持。③該研究雖發(fā)現(xiàn)AGR2等的預(yù)后價(jià)值，但未探索其作為治療靶點(diǎn)的可行性。基因組變異與TME的關(guān)聯(lián)多為描述性，缺乏因果性實(shí)驗(yàn)。④單細(xì)胞數(shù)據(jù)沒有結(jié)合空間轉(zhuǎn)錄組，無法解析細(xì)胞互作的空間定位。

后來數(shù)據(jù)檢索的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)。這套數(shù)據(jù)在2023年加做了空間組，也做了更詳細(xì)的機(jī)制探究，數(shù)據(jù)分析也更深入了，又發(fā)表了兩篇論文，一篇STTT，一篇Cancer Cell，主要圍繞表皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞互作展開。

當(dāng)然，這個(gè)數(shù)據(jù)中免疫細(xì)胞的部分貌似還有待挖掘。