Cancer Cell｜scRNA-seq + scTCR + 空間多組學整合分析，揭示CD8? T細胞在免疫治療中的“雙路徑”

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近日，《Cancer Cell》刊登一篇研究 Distinct CD8+ T cell dynamics associate with response to neoadjuvant cancer immunotherapies

系統分析了新輔助免疫治療中CD8? T細胞的譜系動態，并揭示兩種組合免疫策略截然不同的作用路徑。研究數據量超過37萬細胞，集成scRNA-seq、scTCR-seq、CITE-seq與空間蛋白數據，構建了具有轉化價值的CD8? T細胞圖譜。

這篇內容算是臨床問題+組學的深入結合，就解析一下這篇文獻的主要內容，學習一下其中的“排兵布陣”。

研究背景：為什么研究T細胞的“動態”很關鍵？

在PD-1/PD-L1免疫治療已成為多個癌種標準治療的今天，**“誰能長期受益？”“免疫治療組合怎么選？”**成了亟待解決的核心問題。

現有證據提示，CD8?腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）是免疫應答的關鍵，但我們仍不清楚，不同聯合治療（例如PD-1 + CTLA-4 vs. PD-1 + LAG-3）是否誘導相同的免疫機制。

本研究通過新輔助窗口期試驗，在手術前對HNSCC患者給予三種免疫方案（Nivo單藥、Nivo+Ipi、Nivo+Rela），對比不同方案下CD8? TIL的譜系、轉錄、克隆演化差異，試圖揭示響應背后的“細胞命運轉折點”。

龐大數據量，構建免疫圖譜

Li et al.（2025）首次對372,914個腫瘤浸潤T細胞（CD45?CD3?）進行單細胞RNA測序，進一步精細分離出137,133個CD8? T 細胞亞群；又重構了87,686條配對TCR克隆。這一空前規模的數據支撐，讓研究得以在克隆、轉錄和空間層面，多維度刻畫新輔助免疫療法下的CD8? T 細胞動態。

下面結合文獻主要Figure（圖1–圖8）內容，對該研究的主要觀點與結論進行可視化邏輯的梳理與分析說明，幫助你進一步理解數據背后的機制，并可直接用于綜述寫作、自媒體整理或學術展示：

一、不同組合ICI方案下，CD8? TIL 的病理緩解與豐度變化（Figure 1–3）

圖1：病理緩解與生存趨勢

主要觀點：聯合用藥組（Nivo + Ipi、Nivo + Rela）的病理緩解率（pTR-2，即≤ 50%殘余腫瘤）顯著高于單藥（Nivo）組。
Figure 1A（瀑布圖）清晰展現了各患者按殘余活檢瘤體積排序后的緩解深度，聯合組中達到 pTR-2 的患者比例分別為 36.4%（Ipi 組）與 26.7%（Rela 組），顯著優于 8.4%（Nivo）。
Figure 1C–D（Kaplan–Meier 曲線）顯示，獲得 pTR-2 的患者三年無病生存率與總生存率均接近 100%，提示病理深度緩解與長期獲益高度相關。
結論：
- Nivo+Ipi（63.6%）和 Nivo+Rela（73.3%）組的病理緩解率優于Nivo單藥（41.6%）。
- 病理緩解率 >50%（pTR-2）的患者顯示更好 DFS（100%）和OS（100%），盡管未達統計顯著。

圖2–3：CD8? TIL基線狀態與后治療豐度

發現：
- pTR-2 患者在治療前CD8? TIL更傾向表達 LAG3、PDCD1（尤其是 Nivo+Rela 組）。
- 治療后，CD8? TIL 豐度顯著增加（Figure 3A），Nivo+Rela組的增幅最顯著（p=0.032）。
- 多光譜免疫熒光驗證，CD8? T細胞密度在 腫瘤邊緣區域與整體腫瘤區域均上升（Figure 3D–3E）。

基線 CD8? TIL 狀態與療效關聯（Figure 2）

主要觀點：不同組合治療前，CD8? T 細胞的轉錄組狀態即能預測療效：
- Nivo + Ipi 對應基線富含效應記憶（TEM）和組織駐留記憶（TRM）基因程序；
- Nivo + Rela 則對應基線富含 IFN-I 響應和耗竭標志（如 ISG15、LAG3）。
Figure 2D–E：差異表達熱圖與 GSEA 分析分別揭示 pTR-2 患者中，Ipi 組上調 TCR 信號與效應/記憶基因；Rela 組上調 IFN-I 及耗竭相關基因（MX1、TOX），為后續不同機制奠定了轉錄基礎。

治療后腫瘤浸潤 CD8? TIL 豐度（Figure 3）

主要觀點：聯合用藥，尤其是 Nivo + Rela，顯著增加腫瘤浸潤 CD8? T 細胞數量，并與病理緩解度正相關。
Figure 3A：術后 pTR-2 病人群中 CD8? TIL 比例最高；
Figure 3B：Rela 組 pTR-2 患者基線 vs. 術后 CD8? TIL 豐度顯著上升（p = 0.032）；
Figure 3E（mIF 定量）：外侵潤邊緣及間質中 CD3?CD8? 密度增加與病理緩解呈高度相關（r ≈ 0.8）。

二、CD8? TIL 的功能狀態重編程與記憶表型轉化（Figure 4–5）

圖4：亞群分類 + 動態變化

將 CD8? TIL 分為12個亞群（UMAP可視化），重點關注：
- C04_TEM-ISG?：低IFN響應的效應記憶細胞，治療后pTR-2患者顯著增加；
- C08_TEX-ISG?：高IFN響應的耗竭表型，治療后減少；
- C07_TRM-ICR?：組織駐留、低免疫抑制受體的記憶表型。
結論：
- Nivo+Rela組使CD8? TIL從C08_TEX-ISG?向C04_TEM-ISG?和C07_TRM-ICR?轉變（Figure 4C），提示其可重編程耗竭細胞。

圖5：克隆追蹤 + 轉分化軌跡

TCR克隆分析顯示：
- Nivo+Rela組在pTR-2中顯著提升TCR多樣性（Figure 5A），并有更多跨亞群TCR共享（Figure 5B–5C）。
- **Pseudotime軌跡（Figure 5D）**與RNA velocity驗證：Nivo+Rela誘導C08_TEX-ISG?向C04_TEM-ISG?過渡。

三、不同治療機制下的TIL譜系塑造與反應機制（Figure 6–8）

圖6：外部數據集驗證

在獨立HNSCC數據集中，Nivo+Ipi組的反應者：
- 顯著富集 TEM-ISG?和TRM-ICR? 細胞亞群；
- 反應者治療前這些細胞就已存在 → 提示Nivo+Ipi主要是擴增已有記憶/效應細胞。

圖7–8：Nivo+Rela對腫瘤反應TIL的“重啟效應”

利用CD39?LAG3?標記腫瘤反應T細胞，Nivo+Rela治療后其密度減少，而CD39?LAG3?效應T細胞上升（Figure 7C–7D）。

Figure 8C–8D展示Nivo+Rela特異性下，TIL從高IFN-I/耗竭狀態轉向低耗竭、高效應狀態。

圖表驅動的核心觀點與結論

為便于快速定位，以下分析按 Figure 1–8 順序展開，概述每幅圖所呈現的關鍵數據，并大致闡釋其如何支撐作者的主要結論。

圖號	關鍵信息	結論要點
Fig 1	① Waterfall plot 展示三組患者的病理緩解深度； ② 同一患者影像學體積變化； ③–④ >50 % 病理緩解患者 DFS / OS 曲線高于低緩解組	聯合療法（Nivo+Ipi、Nivo+Rela）帶來更深病理緩解，并與長期生存趨勢相關
Fig 2	單細胞 UMAP 及 DEG 熱圖揭示： ? Nivo+Ipi 響應者基線富集 TEM-ISG^low/TRM-ICRlow 基因； ? Nivo+Rela 響應者富集 IFN-I?&?耗竭 signature	不同聯合方案在基線即鎖定不同 CD8?T 細胞狀態——Ipi 組偏 “效應/記憶”，Rela 組偏 “IFN-I 高耗竭”
Fig 3	(A–B) scRNA-seq 及配對比較：Rela 組 pTR-2 病例 CD8?TIL 數量顯著上升； (E) CD8?TIL 增量與病理緩解呈正相關（r=0.8）	Nivo+Rela 能顯著招募/擴大 CD8?T 細胞并與腫瘤清除直接相關
Fig 4	12 個 CD8?TIL 亞群解析： ? Rela 組 pTR-2 中 TEM-ISG^low↑ & TEX-ISG^high↓； ? Ipi 組主要擴增既存 TEM/TRM	Ipi 方案“擴增”已存在的效應/駐留群；Rela 方案“重編程” IFN-I?高耗竭群至活化記憶表型
Fig 5	(A) TCR 多樣性僅在 Rela 組 pTR-2 ↑； (B–C) TCR sharing：Rela 組出現 TEX-ISG^high → TEM-ISG^low 克隆遷移； (D) Slingshot 軌跡指向同一路徑	Rela 誘導克隆“復活”并多樣化，驅動功能恢復；Ipi 主要保持原克隆譜
Fig 6	外部 HNSCC 隊列驗證：Ipi 聯合治療響應者治療后 TEM-ISG^low & TRM 富集	證實 Ipi-驅動的“數量擴增”機制具有跨隊列可重復性
Fig 7	mIF 證實：Rela 組 pTR-2 中 CD39? LAG-3? 耗竭群 ↓，同時 CD39? LAG-3? 功能群 ↑	蛋白水平及空間分布驗證了 Rela 的“耗竭→記憶”重編程
Fig 8	選取 CXCL13? CD39? CD103? 克隆：Rela 組 pTR-2 克隆 IFN-I & 耗竭 signature 下降，效應基因上調	高度說明 Rela 可直接重塑腫瘤反應性克隆，提升殺傷潛能

歸納性結論

雙路徑、同終點
- Nivo+Ipi 通過擴增預先存在的 TEM/TRM 群體來提高腫瘤清除效率。
- Nivo+Rela 則 重編程 IFN-I 高響應且呈耗竭表型的克隆，恢復其效應/記憶功能。
克隆與功能的協同演化
- Rela 組合不僅增加 CD8?TIL 總量，更顯著提高 TCR 多樣性，并驅動 TEX→TEM 轉變，提示深入的克隆重塑對療效關鍵。
潛在生物標志物
- 基線 LAG-3 + PD-L1 雙陽 + IFN-I signature 高 可預測 Rela 受益；
- 基線 TEM/TRM 富集 + 低 ICR 傾向從 Ipi 方案獲益，提示個體化組合策略的可行性。
臨床啟示
- 深度病理緩解（>50 %）與 3 年 DFS/OS 100 % 的趨勢表明，精準聯合治療有望提升可切除 HNSCC 的長期療效。
- 未來可探索 Nivo+Ipi+Rela 三聯或與代謝/放療結合，以進一步提升 pTR-2 比例。

這篇文章能登上 Cancer Cell啟示

近期cancer cell社論Bridging the gap: The future of cancer research and clinical oncology in Cancer Cell（Steve Mao, Editor-in-Chief）明確指出，Cancer Cell 將重點刊發能夠“從基礎機理直達臨床應用”、關注“癌癥系統性研究”和“前沿技術驅動”的跨學科作品。

這篇文章中也體現了這些傾向性：