《細胞》子刊：不吸菸為何會得肺癌？

在東亞地區，有很多肺癌患者從不吸菸，而且以女性患者居多。

之前的研究顯示，不吸菸者的肺癌和吸菸者的肺癌是不同的，如不吸菸者中EGFR、ERBB2、ALK和ROS1突變更常見，腫瘤突變負荷（TMB）水平更低等等，這些基因組上的不同也解釋了不吸菸者的肺癌預後更好的原因。

不過，也有不少研究發現，不吸菸者的肺癌對抗PD-1/PD-L1免疫治療反應較差，這提示，不吸菸者的肺癌腫瘤微環境可能與吸菸者的肺癌不同。對不吸菸者的肺癌腫瘤微環境的深入探究或可有助於這部分肺癌患者實現精準治療。

近期，四川大學華西醫院李為民/彭勇團隊就利用單細胞測序，揭示了吸菸和從不吸菸的肺腺癌患者在腫瘤分子特徵和腫瘤免疫微環境上的差異。

他們發現，吸菸者的肺癌和不吸菸者的肺癌微環境果然不一樣，具體來說，對於吸菸者而言，吸菸誘導的肺泡功能障礙會提高肺腺癌的侵襲性；對於不吸菸患者而言，免疫抑制微環境是影響肺腺癌侵襲性的關鍵。

另外，他們還發現，免疫檢查點CD47在不吸菸者的肺腺癌中存在高表達現象，或能作為不吸菸者的肺腺癌的理想治療靶點。

研究發表在Cell Reports Medicine上。

論文首頁截圖

我們知道，吸菸是肺癌的危險因素，但在世界範圍內，約有25%的肺癌患者一生中的吸菸量少於100支，這種肺癌又被稱為不吸菸者肺癌。

不吸菸者的肺癌大多數為肺腺癌，但以往關於肺腺癌的樣本多集中在吸菸者身上。

為了更好地瞭解吸菸者的肺腺癌與不吸菸者的肺腺癌在腫瘤免疫微環境上的差異，研究團隊對22例肺腺癌患者（13例不吸菸者和9例吸菸者）的腫瘤標本及遠端正常肺組織進行了單細胞RNA測序。

不吸菸者/吸菸者的腫瘤組織和正常肺組織用tNS/tS和nNS/nS表示。

對22例LUAD患者的單細胞測序

研究人員將165753個細胞分成了8種型別，分別為上皮細胞，免疫細胞（T細胞、NK細胞、B細胞、髓系細胞和肥大細胞）和基質細胞（成纖維細胞和內皮細胞）。

整體上看，與正常肺組織相比，腫瘤組織中的NK細胞比例較低，B淋巴細胞的比例較高。且相比於tS，tNS中NK細胞的下降更為明顯。研究人員推測，出現這一現象的原因可能是，從不吸菸者肺腺癌的腫瘤微環境不利於NK細胞向腫瘤靠近。

肺腺癌中，細胞分佈情況

接下來，研究人員對正常肺組織和腫瘤組織的24965個上皮細胞進行了重新聚類。正常肺組織的上皮細胞被進一步分類為包括I型肺泡細胞（AT1），II型肺泡細胞（AT2）在內的5種亞型。

作為肺泡細胞的兩個亞型，AT1細胞負責有效氣體交換，AT2細胞可作為祖細胞，幫助肺泡進行更新和修復。

值得注意的是，正因為AT2細胞的這些特徵，讓其在各個型別的肺損傷中變得異常活躍，增加了癌變的風險。目前科學家們認為，肺腺癌其實就起源於AT2細胞。

因此，想要研究肺腺癌的特徵，AT2細胞就是關鍵所在。在本研究中，研究人員確定了AT2相關的4個標記基因（如SFTPB、SFTPC、SFTPD和SFTA3），並比較了tNS、tS、nNS和nS中AT2相關標記基因的表達情況。

結果發現，在tS/nS組織中，AT2標記基因表達均低於tNS/nNS。這說明吸菸對肺上皮細胞造成了損傷。在此基礎上，研究人員發現，AT2標記基因表達上調與較好的OS有關（P=0.0045），這也解釋了從不吸菸者肺癌通常預後更好的原因。

隨後，透過對癌細胞的基因富集分析，研究人員發現吸菸者和從不吸菸者的癌細胞呈現出不同的訊號通路，其中吸菸者的癌細胞顯示出了更多與細胞生長和遷移有關的生物學特性，這意味著，吸菸者的肺腺癌侵襲性更強。

基因富集分析

在對47580個髓系細胞進行了重新聚類後，研究人員根據基因表達不同將這些細胞歸入到已知的細胞譜系中（如巨噬細胞譜系、單核細胞譜系，以及樹突狀細胞和中性粒細胞譜系）。

我們知道，巨噬細胞是腫瘤微環境中最重要的免疫細胞之一。因此，研究人員將重點落在了巨噬細胞譜系上。

一般來說，巨噬細胞譜系有兩個分支，分別是組織駐留巨噬細胞群（TRM）和單核細胞來源的巨噬細胞群（MDM）。

然而在本研究中，研究人員發現了一個新的，具有混合特徵的巨噬細胞亞群，Mixed_mac。Mixed_mac高表達細胞週期基因，TRM和MDM標記基因。

為了確定Mixed_mac的轉錄狀態，研究人員對Mixed_mac進行了軌跡分析，進一步將Mixed_mac分成了傾向於高表達TRM標記基因（FABP4、MARCO、INHBA）的FABP4^hi pro亞群和傾向於高表達一個MDM標記基因（SPP1）的SPP1^hi pro亞群。也就是說，研究人員在本研究中定義了4個不同的巨噬細胞亞型。

巨噬細胞分類

對以上4個巨噬細胞群進一步分析顯示，與正常肺組織相比，腫瘤組織中TRM較少，MDM的數量較多，而FABP4^hi pro與TRM分佈情況類似，SPP1^hi pro與MDM在4種組織中的分佈情況類似。

根據軌跡分析結果、骨髓細胞的UMAP圖以及4種巨噬細胞的分佈情況，研究人員發現，FABP4^hi pro可以產生新的TRM，同樣地，研究人員推測SPP1^hi pro也可以產生MDM。

不過，既往研究顯示，只有單核細胞能產生MDM。為了驗證以上推測，研究人員對MDM、單核細胞、SPP1^hi pro進行了軌跡分析，結果證實了，SPP1^hi pro是除單細胞以外另一個重要的MDM來源。

軌跡分析

由於SPP1^hi pro多集中在腫瘤組織中，尤其是在從不吸菸者的肺腺癌腫瘤組織中。因此，研究人員認為，SPP1^hi pro產生的MDM促進了不吸菸者的肺腺癌的進展。

因為巨噬細胞本身具有可塑性，可分化成抑制腫瘤生長的M1型巨噬細胞和促進腫瘤進展的M2型巨噬細胞。

在本研究中，研究人員對M1和M2型巨噬細胞相關基因進行標記後發現，與正常組織相比，腫瘤組織中TRM和MDM均表現出M1型巨噬細胞標記基因表達下調，M2型巨噬細胞標記基因表達上調的現象，這說明在肺腺癌的腫瘤微環境中，TRM和MDM具有免疫抑制特性。

此外，研究人員還發現，與tS相比，tNS中M2型巨噬細胞標記基因表達上調的現象更明顯，這說明從不吸菸者的肺腺癌免疫微環境中，TRM和MDM發揮了更強的免疫抑制作用。

由於不吸菸者肺腺癌對抗PD-L1/PD-1治療不敏感，因此，找到一個合適且理想的免疫檢查點很有必要。

於是，研究人員檢查了不同細胞型別中免疫檢查點的表達，結果發現，與PD-L1相比，CD47在癌細胞上的表達要高得多，同時CD47配體SIRPA在巨噬細胞亞群中也出現了高表達現象。更重要的是，與吸菸者相比，從不吸菸者的肺腺癌中的癌細胞有更高的CD47表達。

靶點篩選

癌細胞中MHC-I分子表達較低的腫瘤對抗CD47治療更敏感，研究人員比較了tNS和tS之間MHC-I分子的表達。結果發現，tNS的MHC-I分子表達更低，這意味著從不吸菸者的肺腺癌更容易從抗CD47免疫治療中獲益。

總的來說，該研究為我們提供了關於癌細胞和免疫細胞多樣性的深入認識，以及在單細胞層面上，不吸菸者的肺腺癌和吸菸者的肺腺癌在腫瘤免疫微環境上的差異。

參考文獻：

[1]Luo W, Zeng Z, Jin Y, Yang L, Fan T, Wang Z, Pan Y, Yang Y, Yao M, Li Y, Xiao X, Wang G, Wang C, Chang S, Che G, Zhang L, Li Y, Peng Y, Li W. Distinct immune microenvironment of lung adenocarcinoma in never-smokers from smokers. Cell Rep Med. 2023 Jun 20;4(6):101078. doi: 10.1016/j.xcrm.2023.101078. Epub 2023 Jun 9. PMID: 37301197; PMCID: PMC10313938.

來自： 奇點腫瘤探秘