学术研究报告：成纤维细胞TGF-β信号在肺腺癌免疫检查点阻断耐药中的空间生态作用

作者与发表信息
本研究由韩国国立癌症中心医院肺癌中心的Seo-Young Lee与Youngjoo Lee共同完成，发表于*Nature*旗下期刊*Communications Biology*（2025年，卷8，文章号1730）。

学术背景
肺腺癌（LUAD）是非小细胞肺癌（NSCLC）的主要亚型，免疫检查点阻断（ICB）疗法的耐药性仍是临床挑战。既往研究表明，肿瘤微环境（TME）中成纤维细胞与CD8⁺ T细胞的功能失调可能驱动耐药，但具体机制尚不明确。本研究旨在通过多组学整合分析，揭示TGF-β信号在成纤维细胞介导的免疫抑制生态中的作用，并探索其空间组织特征。

研究流程
1. 数据整合与生态型鉴定
- 研究对象：整合12个单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集（141例样本，161,382个细胞）、16个批量RNA测序数据集及13个Visium空间转录组样本（聚焦4例原位腺癌AIS）。
- 方法：使用机器学习框架EcoTyper解析细胞状态及多细胞生态型（Ecotypes），通过CIBERSORTx反卷积批量数据，结合Cell2Location进行空间映射。
- 创新工具：开发自定义函数plot_genes_by_ecotype_with_colocalization，量化基因共定位（如TGFB1-SERPINE1对）。

1. 关键生态型特征分析

   • Ec10鉴定：Ec10以成纤维细胞主导的TGF-β信号、上皮-间质转化（EMT）及CD8⁺ T细胞耗竭为特征，空间共定位分析显示其与免疫排斥显著相关。
     
   • 对比Ec12：Ec12表现为干扰素信号富集的炎症性生态型，与ICB响应正相关。
     

2. 分子机制验证

   • 信号轴解析：CellChat分析揭示成纤维细胞通过TGFB1-SERPINE1轴与恶性上皮细胞及耗竭性T细胞交互。NicheNet预测TGFB1为调控TGF-β通路的核心配体。
     
   • 临床关联：在4个ICB治疗队列（GSE136961等）中，Ec10患者无进展生存期（PFS）显著缩短（p=0.00011），且TIDE评分显示高免疫排斥特征。
     

3. 空间动态研究

   • 伪时间分析：Monocle算法显示成纤维细胞在肿瘤进展中期峰值出现，伴随TGF-β信号动态变化，提示其驱动EMT及免疫抑制的时序性作用。
     

主要结果
1. Ec10的临床意义：Ec10在多个队列中与不良预后显著相关（如GSE13213队列p=0.00011），其高TGF-β信号与CD8⁺ T细胞耗竭标志物（PDCD1、LAG3、TIGIT）表达正相关。
2. 成纤维细胞的核心作用：成纤维细胞来源的TGFB1通过激活SERPINE1促进EMT，并抑制T细胞功能。空间共定位证实Ec10区域同时富集TGFB1-SERPINE1及耗竭标志物。
3. 治疗靶点潜力：TGF-β抑制剂（如Galunisertib）或靶向SERPINE1可能逆转Ec10的免疫抑制微环境。

结论与价值
本研究首次定义了肺腺癌中由成纤维细胞驱动的免疫抑制生态型Ec10，阐明其通过TGFB1-SERPINE1轴介导ICB耐药的机制。科学价值在于：
1. 方法论创新：多组学整合与空间解析为肿瘤生态研究提供新范式。
2. 临床转化：Ec10可作为ICB疗效预测标志物，并为联合靶向治疗提供依据。
3. 理论拓展：揭示TME中成纤维细胞-免疫细胞-肿瘤细胞的三方互作框架。

研究亮点
1. 空间生态视角：通过Visium技术首次绘制LUAD中Ec10的空间组织结构。
2. 跨队列验证：在16个独立数据集中验证Ec10的预后一致性。
3. 机制深度解析：从配体-受体（TGFB1-SERPINE1）到细胞动态（伪时间轨迹）的多层次证据链。

其他价值
研究局限性包括样本量较小及缺乏体内实验验证，但通过开源数据复用（如Salcher et al.数据集）增强了可重复性。未来需开展前瞻性临床试验验证Ec10的预测价值。