丨研究背景丨

非小细胞肺癌（NSCLC）是全球癌症相关死亡的首要原因，占所有肺癌病例的85%。随着免疫检查点抑制剂（ICI）的应用，NSCLC患者的生存期显著延长，尤其是“新辅助免疫联合化疗”作为标准治疗策略，在可切除患者中提升了病理缓解率和无事件生存（EFS）。然而，疗效存在显著异质性，部分患者对免疫治疗无应答，现有的PD-L1表达等指标预测能力有限。目前研究多聚焦于免疫细胞组成的变化，忽视了细胞间空间互作与非免疫成分（如CAF、上皮细胞）的作用，单细胞研究也往往缺乏空间定位信息，阻碍了对TME动态重塑机制的全面理解。


丨样本与实验设计丨
  • 单细胞转录组分析队列：
    12例NSCLC患者，分为两组：

    • 治疗前（TN）：6例未接受新辅助治疗

    • 治疗后（PT）：6例接受PD-L1抑制剂 + 顺铂为基础的化疗（3–5周期）

  • 空间转录组分析（治疗后评估结果）：
    3例为NMPR（非主要缓解）
    2例为MPR（主要病理缓解 ≤10%残留活跃肿瘤）
    1例为pCR（病理完全缓解）

  • 验证队列：
    额外10例NSCLC患者的FFPE样本

丨文献速览丨

🫁｜IF25+｜单细胞和空间组学揭示NSCLC新辅助免疫治疗应答机制
丨结论详解丨

  1、新辅助免疫治疗重塑TME的细胞组成与活性状态

作者使用scRNA-seq与Visium空间转录组对12例NSCLC样本进行高分辨率解析，识别出T/NK细胞、B细胞、上皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞等主要细胞类型。治疗后TME中，免疫细胞（T/NK、巨噬、浆细胞）比例显著上升，上皮细胞比例下降，且免疫活性增强。pCR患者中免疫细胞占比高达90%。空间解卷积（RCTD）与邻近分析揭示免疫细胞多聚集于肿瘤边缘，提示“空间免疫协同”初步形成。
聚类、marker基因、细胞注释占比、组间差异
空间层面解析免疫细胞定位

  2、上皮细胞代谢状态变化揭示恶性适应性策略

为了探讨肿瘤细胞在治疗后是否发生适应性变化，作者使用CNV推断区分恶性与正常上皮细胞，并采用GSVA进行功能通路富集分析。发现治疗后恶性上皮细胞显著上调RNA降解、蛋白折叠、tRNA剪接等代谢相关通路，而正常上皮细胞下调JAK-STAT、PI3K-Akt等信号，推测肿瘤细胞通过代谢激活-信号逃逸实现免疫适应。免疫组化在5例临床样本中验证了部分通路蛋白表达。这一结果揭示，肿瘤细胞在治疗压力下通过代谢重编程和信号通路调整实现免疫逃逸，而非仅被动凋亡，提示未来可联合代谢干预以增强治疗效果。

鉴定上皮细胞、功能分析、空间定位

  3、成纤维细胞亚型异质性重构，apCAF与免疫激活相关

研究进一步关注CAF是否在治疗响应中发挥作用。通过重聚类将CAF划分为apCAF（抗原呈递型）、iCAF（炎症型）、mCAF（免疫抑制型）等5类亚型。apCAF在pCR和MPR患者中富集，表达MHC-II类分子（如CD74、HLA-DRA），具备潜在抗原呈递功能；iCAF表达CXCL12、IL6，参与免疫细胞招募；而mCAF在非响应者中富集，富集于WNT、TGFβ等抑制通路。空间定位显示apCAF与巨噬细胞、T细胞共位于肿瘤边缘，构成初步免疫协同结构。这说明CAF不只是结构细胞，它们可以参与免疫调节，甚至是抗原呈递，这一块以前在肺癌文献中提及较少。
鉴定成纤维细胞、功能分析、空间定位

  4、CD4+ T细胞谱系分化：Th17/Treg比值升高关联响应

作者利用Monocle和RNA velocity对CD4⁺ T细胞进行谱系重建，提出Naïve CD4⁺细胞在治疗后可向Th17或Treg双向分化。在pCR/MPR患者中，Treg比例显著下降、Th17显著上升，导致Th17/Treg比值明显升高。

亚群聚类、特征分析、功能富集

空间功能打分进一步发现，该比值在响应者中形成边缘“免疫热点”，提示其预测免疫激活的价值。该比值变化与治疗应答显著相关，为免疫反应强度与方向的量化提供了潜在指标。研究揭示治疗不仅改变细胞比例，也推动T细胞功能极化，是免疫治疗激活的关键路径。

拟时序分析、空间功能特征分析

  5、巨噬细胞谱系重构：SELENOP⁺亚型指示免疫响应

作者深入聚焦巨噬细胞亚群，利用亚群marker识别出CXCL9⁺（炎症型）、SPP1⁺（抑制型）和SELENOP⁺（响应相关型）三类巨噬细胞。PT响应者中SELENOP⁺亚型显著富集，伴随高表达抗原呈递与活化分子（CD86、IL1B、MHC-II）。空间分析发现其位于肿瘤边缘，与CAF、T细胞共定位。作者通过细化Mφ功能状态而非简单M1/M2分类，而是结合通路表达与空间分布，挖掘到一个新亚群（SELENOP⁺），功能性标志亚群。

鉴定巨噬细胞细胞、功能分析、空间定位

  6、TLS样空间结构是治疗应答的重要组织学基础

结合scRNA-seq与空间组学，作者最终提出一个空间-功能模型：在治疗响应者（pCR、MPR）中，CAF（apCAF）、巨噬细胞（Mφ-CXCL9 / Mφ-SELENOP）与CD4⁺ T细胞共同定位于肿瘤边缘，构建出类似三级淋巴结构（TLS）的空间免疫协同区域（TLS-like结构），而非响应者中这些元素则完全不聚集。研究强调“空间协同结构”的存在是免疫治疗成功的关键基础，不仅仅是细胞比例变化，更是细胞之间相对位置与功能互补的结果。

细胞通讯分析

丨总结思考丨
本研究以非小细胞肺癌新辅助免疫治疗为背景，通过单细胞与空间转录组联合分析，系统刻画了治疗前后肿瘤微环境的细胞谱系变化、功能状态演变及空间组织结构。研究不只是列出“哪些细胞变了”，更重要的是构建了一个完整的应答机制模型：巨噬细胞（CXCL9⁺、SELENOP⁺）、成纤维细胞（apCAF）、CD4⁺ T（Th17）、CD8⁺ T（effector）和B细胞在肿瘤边缘协同定位，形成类似TLS的空间免疫结构，这是治疗应答者中独特且显著的组织学标志。相对而言，非应答者则表现为细胞分布零散、免疫激活信号薄弱。作者由此提出，免疫治疗的成功，依赖于TME中多类细胞在时间与空间上的协同激活与结构建构，这一视角有望为免疫治疗应答机制、预测模型以及组合策略的优化提供重要参考。

Cui, X., Liu, S., Song, H. et al. Single-cell and spatial transcriptomic analyses revealing tumor microenvironment remodeling after neoadjuvant chemoimmunotherapy in non-small cell lung cancer. Mol Cancer 24, 111 (2025). https:///10.1186/s12943-025-02287-w