学术研究报告：肿瘤单核细胞含量预测食管腺癌免疫化疗疗效
研究团队与发表信息
本研究由Thomas M. Carroll、Joseph A. Chadwick、Richard P. Owen等来自Ludwig Institute for Cancer Research, University of Oxford的团队主导，合作单位包括Wellcome Centre for Human Genetics、NIH Oxford Biomedical Research Centre等机构。研究成果于2023年7月10日发表在Cancer Cell（Volume 41, Issue 7）上，标题为《Tumor Monocyte Content Predicts Immunochemotherapy Outcomes in Esophageal Adenocarcinoma》。
学术背景
食管腺癌（Esophageal Adenocarcinoma, EAC）是西方世界食管癌的主要亚型，其发病率在过去几十年显著上升，且约40%的患者确诊时已发生远端转移。传统一线化疗（氟嘧啶联合铂类）的中位总生存期（Overall Survival, OS）不足一年。尽管免疫检查点抑制剂（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）联合化疗（Immunochemotherapy, ICI+CTX）已被批准用于不可手术的胃食管癌，但仅少数患者能从中长期获益。目前，预测ICI疗效的生物标志物（如PD-L1表达、肿瘤突变负荷（Tumor Mutational Burden, TMB））在胃食管癌中的预测价值不一致，亟需发现更可靠的标志物以优化患者选择。
本研究通过LUD2015-005临床试验（NCT02735239），设计了一个独特的“治疗机会窗口”试验：患者先接受4周ICI单药治疗（ICI-4W），再过渡至ICI联合化疗（ICI+CTX）。研究旨在揭示ICI反应的早期分子特征，并探索预测ICI+CTX疗效的新型生物标志物。
研究流程与实验方法
1. 临床试验设计与样本采集
研究对象：38例不可手术的食管癌患者（35例EAC，3例食管鳞癌），接受一线ICI治疗（12例抗PD-L1单药，26例抗PD-L1联合抗CTLA-4），随后转为ICI+奥沙利铂/卡培他滨化疗。
样本类型：治疗前、ICI-4W期间及治疗后的内镜活检组织、血液样本和CT影像。
主要终点：安全性、OS、无进展生存期（PFS）和肿瘤反应（按iRECIST标准评估）。
2. 多组学分析
（1）转录组学
- 批量RNA测序（Bulk RNA-seq）：对33例EAC患者的肿瘤组织进行多时间点转录组分析，鉴定ICI-4W诱导的差异表达基因（DEGs）。
- 单细胞RNA测序（scRNA-seq）：构建包含65,000个细胞的食管癌单细胞图谱，涵盖EAC、食管鳞癌和Barrett食管等组织，用于细胞类型解卷积（Deconvolution）分析。
- 基因集富集分析（GSEA）：筛选与ICI反应相关的信号通路，如T/NK细胞炎症特征（命名为“INCITE”）。
（2）基因组学
- 全基因组测序（WGS）：评估肿瘤突变负荷（TMB）和驱动基因变异（如TP53、CDKN2A）。
（3）生物信息学
- 细胞组成解卷积：使用BayesPrism算法（一种基于单细胞参考的优化方法）估算肿瘤微环境中各免疫细胞类型的比例，重点关注肿瘤单核细胞含量（Tumor Monocyte Content, TMC）。
3. 生物标志物验证
- 独立队列验证：在TCGA和ICGC的晚期EAC队列（非ICI治疗）中验证TMC的预测特异性；在77例ICI治疗的胃癌（GC）队列中验证TMC对EBV-/MSS亚型的预测价值。
主要结果
1. ICI-4W诱导的INCITE特征
- INCITE特征：包含70个上调基因（如CXCL9/10/11、CD8A/B、GZMA/K），与ICI-4W期间的肿瘤缩小显著相关（FDR=1.3×10⁻²¹）。
- 动态变化：INCITE上调程度高的患者（“INCITE反应型”）在ICI-4W后即出现肿瘤缩小，而INCITE低上调者（“INCITE静止型”）多表现为疾病进展。
2. TMC与TMB的预测价值
- TMC：高TMC患者（定义为高于队列中位数）的中位OS显著延长（24.3个月 vs. 8.6个月，p=0.001），且该关联仅在ICI+CTX队列中存在，而在TCGA/ICGC的化疗队列中不显著，表明TMC是ICI特异性的预测标志物。
- TMB：高TMB（≥3.3 muts/Mb）与更长的OS相关（HR=0.50，p=0.021），且与TMC无显著相关性，提示两者为独立预测因子。
- 联合模型：TMC+TMB双阳性患者的生存获益最显著（p<0.001），优于单一标志物。
3. 单细胞解析的机制探索
- 髓系细胞表型转换：高TMC肿瘤在ICI-4W后，单核细胞分化为促炎性M1样巨噬细胞和CDC1/CDC2树突细胞，而低TMC肿瘤仍以免疫抑制性TAM/M2样巨噬细胞为主。
- T细胞状态：治疗前T细胞中干扰素刺激基因（ISGs）高表达的患者（如OAS1、MX1）对ICI反应差，提示T细胞功能耗竭。
结论与意义
本研究首次提出TMC作为EAC中ICI+CTX疗效的预测标志物，并证实其与TMB的互补价值。科学价值包括：
1. 临床转化：TMC+TMB可优化患者分层，避免ICI对潜在无效患者的毒性。
2. 机制创新：揭示了单核细胞分化为促炎性髓系效应细胞的关键作用，为联合靶向治疗提供新思路。
3. 方法学贡献：开发的INCITE-12基因签名（含12个核心基因）可作为动态监测ICI反应的实用工具。
研究亮点
- 独特试验设计：ICI-4W窗口期首次在EAC中证明4周ICI单药足以诱导抗肿瘤免疫反应。
- 多组学整合：结合scRNA-seq图谱与Bulk RNA-seq解卷积，突破了传统转录组分析的局限性。
- 跨癌种适用性：TMC在EBV-/MSS胃癌中同样显示预测价值，提示其在胃食管癌中的广泛潜力。
其他价值
- 资源公开：65,000细胞的上消化道单细胞图谱为后续研究提供重要参考。
- 临床启示：ICI-4W后髓系表型转换的发现支持“ICI序贯化疗”策略的进一步探索。