2025年3月26日，我院陈昶教授团队与北京大学生物医学前沿创新中心张泽民院士等团队合作，在国际期刊 Cell 上以 Resource 形式在线发表了题为"A single-cell atlas reveals immune heterogeneity in anti-PD-1-treated non-small cell lung cancer"的研究论文。陈昶教授及胸外科佘云浪副研究员为该论文的共同通讯作者，胸外科吴俊琪医师为该研究的共同第一作者。
非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer）在所有癌症类型中具有较高的发病率与致死率，主要包含肺鳞癌（Lung squamous carcinoma）与肺腺癌（Lung adenocarcinoma）等亚型。对相对早期的非小细胞肺癌，临床实践中通常采用手术切除肿瘤的方式进行治疗，但手术过程通常不能识别肿瘤发展过程中产生的微转移（Micro-metastasis），部分患者在接受手术后仍然会出现疾病的复发（Disease recurrence）。新辅助治疗指手术前的药物治疗，2024年以来，以 CheckMate-816 为代表的一系列临床研究证实了新辅助 anti-PD-1 免疫治疗联合化疗在非小细胞肺癌中的优异疗效。约 60% 的患者在接受上述治疗后达到主要病理学缓解（Major pathological response, MPR），其中大部分患者同时达到完全缓解，首次展现了将局部进展期非小细胞肺癌治愈的可能，为患者带来了极大的希望。
尽管如此，非小细胞肺癌的新辅助免疫治疗仍存在两大未被满足的临床需求：（1）约 40% 的患者响应性较低，且耐药机制尚不明确。（2）约 20% 的患者在上述治疗后复发，且目前缺乏精准识别高复发风险患者的生物学标记物。
该研究使用 scRNA/TCR-seq 系统解析了非小细胞肺癌患者在新辅助治疗后的免疫微环境异质性，初步识别了 non-MPR 患者的耐药机制，并开发了精准预测患者复发风险的生物学标志物，对非小细胞肺癌的临床实践具有重要的指导价值。
【研究方案及主要发现】该研究依据每例患者肿瘤中不同免疫细胞亚型的相对丰度对患者进行聚类，识别了新辅助免疫治疗后的 5 类免疫微环境亚型（TIME-subtypes），包含富集 FGFBP2+ NK 细胞的高响应性亚型（TIME-NK）、富集 B 细胞与三级淋巴结构的高响应性亚型（TIME-BE）、富集效应 T 细胞的高响应性亚型（TIME-Teff）、富集 Treg 与终末耗竭 T 细胞的低响应性亚型（TIME-Treg）及富集髓系细胞的低响应性亚型（TIME-Mye）。值得注意的是，non-MPR 患者中有近半数表现为 TIME-Treg 亚型，提示了 Treg 富集与低缓解率的相关性。
该研究注意到 FGFBP2+ NK 细胞不仅在接受免疫治疗联合化疗的响应者中富集，还在仅接受新辅助化疗的响应者中富集。此外，FGFBP2+ NK 样 T 细胞表现为高度克隆扩增的状态，且不表达 PDCD1 基因，提示了 FGFBP2+ NK 细胞可能通过不同于经典 CD8+ T 细胞的方式对肿瘤进行杀伤。体外实验观察到 NK 细胞能够杀伤化疗处理后进入压力状态的恶性肿瘤细胞系，提示了 FGFBP2+ NK 细胞在化疗响应中的功能。传统观点认为，化疗主要通过肿瘤死亡与抗原释放促进免疫治疗疗效的提高，该研究观察到化疗也可激活一部分 NK 细胞对肿瘤进行直接杀伤。
【非小细胞肺癌新辅助免疫治疗后的免疫微环境异质性】该研究还对 T 细胞进行了 T 细胞受体（T cell receptor, TCR）克隆扩增方面的深度分析，识别了两类具有潜在不同耐药机制的 non-MPR 患者。近年来的一系列研究提示，Tex-relevant 克隆型（耗竭 T 细胞相关克隆型）与 CCR8+ Treg 克隆型可分别近似指代肿瘤抗原特异性 CD8+ T 细胞与肿瘤抗原特异性 Treg。深度分析了上述克隆型的数目与扩增强度在 MPR 与 non-MPR 患者中的差异，识别了两类 non-MPR 患者：Treg-hi non-MPR 患者同时具有较高数目的 Tex-relevant 克隆型与 CCR8+ Treg 克隆型，提示治疗响应性低与高度免疫激活伴随的免疫抑制具有相关性；Treg-low non-MPR 患者表现为相反的特征，其 Tex-relevant 克隆型数目较少、扩增程度较低，提示该类型患者的免疫激活不足。因此该研究识别了 non-MPR 患者的耐药机制异质性，能够指导患者的后续精准治疗。
此外，该研究观察到耗竭 T 细胞前体（Texp）的丰度能够较好地预测患者手术后的复发风险，且该指标的预测能力显著高于传统的病理学缓解率指标。该发现有助于在手术时识别高复发风险患者，指导患者的后续辅助治疗。
综上所述，该研究系统性阐释了非小细胞肺癌患者在新辅助免疫治疗联合化疗后的免疫微环境异质性，识别了患者在耐药机制方面的潜在差异，并开发了预测患者复发风险的新型生物学标志物，具有一定的基础研究与临床转化价值。
论文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00291-0
