CosMx SMI助力揭示結(jié)直腸癌ICI療效預(yù)測因子CD74
題目：A constitutive interferon-high immunophenotype defines response to immunotherapy in colorectal cancer
期刊：Cancer cell
IF：48.8
Doi: 10.1016/j.ccell.2024.12.008
免疫檢查點抑制劑（ICI）療法的出現(xiàn)，徹底改變了晚期或轉(zhuǎn)移性錯配修復(fù)缺陷（dMMR）和微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定性（MSI-H）結(jié)直腸癌（CRC）患者的治療格局，大幅提升了無進展生存期（PFS）。然而， dMMR CRC因其高突變負荷（TMB），理論上更易對免疫療法產(chǎn)生反應(yīng)，但實際響應(yīng)率不足50%；此外，絕大多數(shù)具備正常錯配修復(fù)功能的pMMR CRC患者則幾乎無法受益。腫瘤免疫微環(huán)境（TIME）的復(fù)雜機制是影響治療效果的關(guān)鍵，但其具體調(diào)控機制目前仍未明晰。本文通過多區(qū)域轉(zhuǎn)錄組分析及單細胞空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)檢測（SMI），深入解析了兩種CRC亞型腫瘤與免疫環(huán)境的互作關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了獨立于TMB和MMR狀態(tài)的新型免疫治療反應(yīng)標志物，為精準治療和擴大免疫療法應(yīng)用帶來了新的希望。
研究收集了來自28例dMMR和30例pMMR結(jié)直腸癌患者的59個腫瘤樣本，兩組患者在年齡和腫瘤分期上的分布相似。另有23例dMMR患者（24個腫瘤樣本）接受了抗PD-1免疫檢查點抑制劑治療，依據(jù)治療反應(yīng)被分為應(yīng)答組和非應(yīng)答組。
空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)手段
1、利用激光顯微切割（LCM）技術(shù)對腫瘤核心區(qū)和浸潤邊緣區(qū)域進行了精確分區(qū)，分別選取腫瘤上皮Te、腫瘤間質(zhì)Ts及相鄰正常上皮（Ne）區(qū)域，進行轉(zhuǎn)錄組測序。
2、通過兩例ICI應(yīng)答的dMMR和兩例IFN-high型的pMMR CRC樣本，利用CosMx SMI技術(shù)在單細胞水平上獲取了細胞的空間位置以及轉(zhuǎn)錄組信息。
文章主要結(jié)果
1、研究團隊利用激光顯微切割（LCM）技術(shù)，精確分割到結(jié)直腸癌核心區(qū)與浸潤邊緣區(qū)域的腫瘤上皮（Te）、腫瘤相關(guān)間質(zhì)（Ts）及相鄰正常上皮（Ne），通過優(yōu)化文庫構(gòu)建實現(xiàn)高質(zhì)量轉(zhuǎn)錄組測序。結(jié)果顯示，組織類型（Te vs. Ts）對基因表達影響遠大于不同CRC亞型之間的差異，且dMMR亞型展現(xiàn)出更高的異質(zhì)性，而pMMR亞型基因表達更豐富，可能關(guān)聯(lián)其干性表型。腫瘤核心與邊緣區(qū)域異質(zhì)性較小。功能分析揭示IFN反應(yīng)、STING通路及腫瘤干性等在不同亞型間差異顯著，暗示腫瘤內(nèi)在特征與免疫微環(huán)境的復(fù)雜互作。
LCM揭示腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性2、研究團隊借助CosMx SMI技術(shù)，實現(xiàn)了細胞空間位置與細胞轉(zhuǎn)錄組信息的同步獲取。結(jié)果顯示，緊鄰T細胞的腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMs）中，抗原呈遞（APP）相關(guān)基因（如CD74、HLA-DRA）顯著上調(diào)，同時干擾素響應(yīng)（IFN response）通路相關(guān)基因也表現(xiàn)活躍。此現(xiàn)象表明，T細胞不僅通過細胞接觸，還可能通過分泌細胞因子調(diào)控TAMs的免疫激活狀態(tài)，增強其抗原呈遞功能，推動腫瘤微環(huán)境的免疫應(yīng)答。更為重要的是，這種轉(zhuǎn)錄變化同樣在鄰近T細胞的腫瘤上皮細胞中出現(xiàn)，腫瘤細胞中CD74、ICAM1、STING等免疫調(diào)控基因顯著升高，提示非抗原呈遞細胞也能被T細胞激活，顯示腫瘤微環(huán)境的高度可塑性和復(fù)雜的免疫互作。
T細胞誘導(dǎo)的TAM和CRC細胞中的CD74過表達3、進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)，CD74在鄰近T細胞的TAMs和腫瘤細胞中均呈現(xiàn)出顯著的高表達水平。特別是在IFN-high型免疫表型的結(jié)直腸癌中，CD74的表達模式高度一致且穩(wěn)定。通過結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)和臨床免疫檢查點抑制劑（ICI）療效分析，發(fā)現(xiàn)CD74是一個具有顯著區(qū)分能力的免疫表型標志物。CD74能夠跨組織區(qū)室有效預(yù)測患者對ICI治療的反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了腫瘤免疫微環(huán)境中T細胞對抗原呈遞機制的調(diào)控作用，也為精準免疫治療提供了潛在的生物標志物，助力臨床個性化治療方案的制定和療效監(jiān)測。
跨物種驗證CD74作為免疫治療預(yù)測標志物總結(jié)
本研究通過激光顯微切割（LCM）+轉(zhuǎn)錄組測序、空間轉(zhuǎn)錄組（CosMx SMI）及臨床樣本驗證等多維手段，系統(tǒng)描繪了結(jié)直腸癌不同亞型中腫瘤上皮（Te）與基質(zhì)（Ts）之間的分子差異和免疫互作。研究發(fā)現(xiàn)，組織類型對表達譜的影響遠大于分子亞型，dMMR腫瘤呈現(xiàn)更強異質(zhì)性，而pMMR更具“干性”特征。空間層面上，Te與Ts表達譜相互交錯，提示邊界模糊，區(qū)域異質(zhì)性較低。
利用CosMx高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組平臺，研究進一步揭示T細胞對局部微環(huán)境的深遠影響。無論是TAMs還是腫瘤上皮細胞，在靠近T細胞時均顯著上調(diào)抗原呈遞（APP）和干擾素（IFN）響應(yīng)通路基因。這一現(xiàn)象表明，免疫信號可塑性并非僅限于專業(yè)免疫細胞，而是可滲透至腫瘤細胞本身。
進一步驗證顯示，CD74作為關(guān)鍵的抗原呈遞相關(guān)分子，在T細胞鄰近區(qū)中持續(xù)高表達，并能跨組織區(qū)室穩(wěn)定預(yù)測患者對免疫檢查點抑制劑（ICI）的應(yīng)答。結(jié)合小鼠模型和多個臨床隊列數(shù)據(jù)，CD74被確立為具臨床轉(zhuǎn)化潛力的空間免疫表型標志物。
