这篇研究论文由Housaiyin Li、Dan P. Zandberg等来自美国匹兹堡大学医学中心希尔曼癌症中心（UPMC Hillman Cancer Center）和北卡罗来纳大学莱恩伯格综合癌症中心（UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center）的研究团队完成，于2025年4月14日发表在《Cancer Cell》期刊（Volume 43, Issue 4, Pages 757-775）。研究聚焦头颈鳞状细胞癌（HNSCC）的新辅助免疫治疗（neoadjuvant immunotherapy），通过单细胞转录组测序（scRNA-seq）和T细胞受体克隆追踪技术，揭示了不同免疫检查点抑制剂（ICI）组合对CD8+ T细胞动态变化的特异性调控机制。

学术背景

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）的免疫治疗中，PD-1/PD-L1单抗虽已取得突破，但仅少数患者能获得持久响应。为提高疗效，联合靶向CTLA-4或LAG-3的免疫疗法成为研究热点。然而，不同联合方案（如PD-1+CTLA-4与PD-1+LAG-3）是否通过相同或差异化的免疫机制发挥作用尚不明确。此外，新辅助治疗（neoadjuvant therapy）为研究早期免疫应答提供了独特窗口，但CD8+ T细胞的克隆动态与病理响应的关联仍需深入解析。本研究旨在通过高分辨率单细胞技术，阐明不同ICI组合对肿瘤浸润CD8+ T细胞（TIL）的转录和克隆动力学影响，为精准免疫治疗提供依据。

研究流程

1. 临床试验设计：
   研究纳入38例可切除III/IVA期HNSCC患者，随机分为三组：

   • 单药组：nivolumab（抗PD-1，n=13）
     
   • 双药组1：nivolumab + ipilimumab（抗CTLA-4，n=12）
     
   • 双药组2：nivolumab + relatlimab（抗LAG-3，n=15）
     主要终点为病理缓解率（Pathologic Tumor Response, PTR），分为PTR-0（残留肿瘤>90%）、PTR-1（51-90%）和PTR-2（≤50%）。

2. 样本处理与单细胞分析：

   • 样本采集：从35例患者的基线（n=29）和术后肿瘤（n=31）中分离CD45+CD3+ TIL，通过10x Genomics平台进行scRNA-seq、单细胞TCR测序（scTCR-seq）和CITE-seq（细胞表面蛋白检测）。
     
   • 数据分析：共获得372,914个T细胞的转录组数据，聚类为CD8+ T、CD4+ T、FoxP3+ T等亚群。CD8+ T细胞进一步分为12个亚簇（如效应记忆T细胞c04_Tem-ISGlow、耗竭型T细胞c08_Tex-ISGhigh等），并通过伪时间分析（Slingshot）和RNA速率（RNA velocity）推断分化轨迹。
     

3. 空间蛋白验证：
   采用多重免疫荧光（mIF）对28例患者的匹配组织切片进行CD8+ T细胞密度和表型（如CD39+LAG-3+）的空间分布分析，验证单细胞结果。

主要结果

1. 临床响应差异：
   双药组的病理缓解率显著高于单药组（nivo+ipi: 63.6%, nivo+rela: 73.3% vs. nivo: 41.6%），且PTR-2患者3年无病生存率达100%。nivo+rela组观察到1例完全病理缓解（pCR）。

2. 基线CD8+ T细胞特征预测响应：

   • nivo+ipi响应者：基线CD8+ T细胞高表达效应记忆（如GZMM、LTB）和组织驻留记忆（如ZNF683）基因。
     
   • nivo+rela响应者：基线CD8+ T细胞富集I型干扰素响应（ISG15、MX1）和耗竭标志物（HAVCR2、LAG3）。
     

3. 治疗后CD8+ T细胞动态：

   • nivo+ipi：扩增预存的效应记忆T细胞（c04_Tem-ISGlow），但不逆转耗竭表型。
     
   • nivo+rela：将耗竭型CD8+ T细胞（c08_Tex-ISGhigh）重编程为效应记忆表型（c04_Tem-ISGlow），并增加TCR克隆多样性（p=0.006）。
     

4. 克隆演化机制：

   • nivo+ipi：依赖预存克隆的扩增（TCR共享指数ptrans=0.53）。
     
   • nivo+rela：诱导耗竭克隆向效应表型转化（ptrans=0.58），并招募新克隆。
     

5. 生物标志物发现：
   nivo+rela组中，基线LAG3 mRNA表达与病理响应正相关（Spearman r=0.64, p=0.034），且CD39+LAG3+ T细胞密度治疗后显著降低（p=0.005）。

结论与意义

本研究首次揭示：
1. 机制特异性：nivo+ipi和nivo+rela分别通过扩增预存效应克隆和重编程耗竭克隆发挥作用，为联合方案选择提供理论依据。
2. 临床转化价值：基线CD8+ T细胞的干扰素响应特征可预测nivo+rela疗效，而组织驻留记忆表型提示nivo+ipi响应。
3. 治疗优化方向：提出PD-1+CTLA-4+LAG-3三联疗法的潜在协同效应，可能进一步提升病理缓解率。

研究亮点

• 技术创新：整合scRNA-seq、scTCR-seq和空间蛋白组，实现多组学解析。
  
• 临床相关性：明确双药优于单药的病理响应优势，并关联长期生存获益。
  
• 生物学发现：揭示LAG-3抑制剂通过干扰素通路逆转T细胞耗竭的新机制。

局限性与展望

样本量较小（尤其PTR-2亚组），需更大队列验证。未来可探索三联疗法或基于基线T细胞分层的个性化治疗策略。