CosMx SMI助力揭示结直肠癌ICI疗效预测因子CD74
2025-06-24 来源:本站 点击次数:55题目：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
免疫检查点抑制剂（ICI）疗法的出现，彻底改变了晚期或转移性错配修复缺陷（dMMR）和微卫星高度不稳定性（MSI-H）结直肠癌（CRC）患者的治疗格局，大幅提升了无进展生存期（PFS）。然而， dMMR CRC因其高突变负荷（TMB），理论上更易对免疫疗法产生反应，但实际响应率不足50%；此外，绝大多数具备正常错配修复功能的pMMR CRC患者则几乎无法受益。肿瘤免疫微环境（TIME）的复杂机制是影响治疗效果的关键，但其具体调控机制目前仍未明晰。本文通过多区域转录组分析及单细胞空间转录组技术检测（SMI），深入解析了两种CRC亚型肿瘤与免疫环境的互作关系，发现了独立于TMB和MMR状态的新型免疫治疗反应标志物，为精准治疗和扩大免疫疗法应用带来了新的希望。
研究收集了来自28例dMMR和30例pMMR结直肠癌患者的59个肿瘤样本，两组患者在年龄和肿瘤分期上的分布相似。另有23例dMMR患者（24个肿瘤样本）接受了抗PD-1免疫检查点抑制剂治疗，依据治疗反应被分为应答组和非应答组。
空间转录组学技术手段
1、利用激光显微切割（LCM）技术对肿瘤核心区和浸润边缘区域进行了精确分区，分别选取肿瘤上皮Te、肿瘤间质Ts及相邻正常上皮（Ne）区域，进行转录组测序。
2、通过两例ICI应答的dMMR和两例IFN-high型的pMMR CRC样本，利用CosMx SMI技术在单细胞水平上获取了细胞的空间位置以及转录组信息。
文章主要结果
1、研究团队利用激光显微切割（LCM）技术，精确分割到结直肠癌核心区与浸润边缘区域的肿瘤上皮（Te）、肿瘤相关间质（Ts）及相邻正常上皮（Ne），通过优化文库构建实现高质量转录组测序。结果显示，组织类型（Te vs. Ts）对基因表达影响远大于不同CRC亚型之间的差异，且dMMR亚型展现出更高的异质性，而pMMR亚型基因表达更丰富，可能关联其干性表型。肿瘤核心与边缘区域异质性较小。功能分析揭示IFN反应、STING通路及肿瘤干性等在不同亚型间差异显著，暗示肿瘤内在特征与免疫微环境的复杂互作。
LCM揭示肿瘤内部异质性2、研究团队借助CosMx SMI技术，实现了细胞空间位置与细胞转录组信息的同步获取。结果显示，紧邻T细胞的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）中，抗原呈递（APP）相关基因（如CD74、HLA-DRA）显著上调，同时干扰素响应（IFN response）通路相关基因也表现活跃。此现象表明，T细胞不仅通过细胞接触，还可能通过分泌细胞因子调控TAMs的免疫激活状态，增强其抗原呈递功能，推动肿瘤微环境的免疫应答。更为重要的是，这种转录变化同样在邻近T细胞的肿瘤上皮细胞中出现，肿瘤细胞中CD74、ICAM1、STING等免疫调控基因显著升高，提示非抗原呈递细胞也能被T细胞激活，显示肿瘤微环境的高度可塑性和复杂的免疫互作。
T细胞诱导的TAM和CRC细胞中的CD74过表达3、进一步的机制研究发现，CD74在邻近T细胞的TAMs和肿瘤细胞中均呈现出显著的高表达水平。特别是在IFN-high型免疫表型的结直肠癌中，CD74的表达模式高度一致且稳定。通过结合多组学数据和临床免疫检查点抑制剂（ICI）疗效分析，发现CD74是一个具有显著区分能力的免疫表型标志物。CD74能够跨组织区室有效预测患者对ICI治疗的反应。这一发现不仅揭示了肿瘤免疫微环境中T细胞对抗原呈递机制的调控作用，也为精准免疫治疗提供了潜在的生物标志物，助力临床个性化治疗方案的制定和疗效监测。
跨物种验证CD74作为免疫治疗预测标志物总结
本研究通过激光显微切割（LCM）+转录组测序、空间转录组（CosMx SMI）及临床样本验证等多维手段，系统描绘了结直肠癌不同亚型中肿瘤上皮（Te）与基质（Ts）之间的分子差异和免疫互作。研究发现，组织类型对表达谱的影响远大于分子亚型，dMMR肿瘤呈现更强异质性，而pMMR更具“干性”特征。空间层面上，Te与Ts表达谱相互交错，提示边界模糊，区域异质性较低。
利用CosMx高分辨率空间转录组平台，研究进一步揭示T细胞对局部微环境的深远影响。无论是TAMs还是肿瘤上皮细胞，在靠近T细胞时均显著上调抗原呈递（APP）和干扰素（IFN）响应通路基因。这一现象表明，免疫信号可塑性并非仅限于专业免疫细胞，而是可渗透至肿瘤细胞本身。
进一步验证显示，CD74作为关键的抗原呈递相关分子，在T细胞邻近区中持续高表达，并能跨组织区室稳定预测患者对免疫检查点抑制剂（ICI）的应答。结合小鼠模型和多个临床队列数据，CD74被确立为具临床转化潜力的空间免疫表型标志物。