课前准备（分子动力学）--肿瘤细胞 → 招募/塑造巨噬细胞 → 形成肿瘤-巨噬细胞生态位 → 帮助肿瘤抵抗化疗

作者，Evil Genius

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今天我们来分享一下cancer cell的Spotlight。

文章在

摘要

癌细胞和巨噬细胞合作驱动顺铂耐药。

空间多组学揭示肌层浸润性膀胱癌 (MIBC) 中可靶向的肿瘤-髓系细胞相互作用。

SPP1/PARP14高表达的巨噬细胞定义了耐药肿瘤的空间生态位。

PARP14抑制剂可以重编程巨噬细胞，并使肿瘤对顺铂敏感。

INTRODUCTION

背景： 肌层浸润性膀胱癌 (MIBC) 是一种致命性疾病，新辅助顺铂化疗后仅约30%患者达到病理完全缓解 (pCR)。残留肿瘤患者预后更差。免疫检查点抑制剂联合化疗可能改善预后，但仅对部分患者有效。

研究空白： 既往研究多基于bulk测序，无法解析肿瘤和微环境中不同细胞类型的作用。单细胞技术提供了新视角，但化疗（尤其是顺铂）如何影响肿瘤细胞和微环境中的免疫细胞（特别是巨噬细胞）仍不清楚。

研究假设： 恶性尿路上皮细胞与免疫细胞（尤其是巨噬细胞）之间的特定相互作用共同促进了MIBC的化疗耐药。

研究方法： 结合单细胞核RNA测序 (snRNA-seq)、空间转录组学和功能性实验，在临床相关背景下进行研究。

结果1、解析顺铂治疗后膀胱活检组织的细胞图谱

研究对象： 对接受新辅助化疗和根治性膀胱切除术的MIBC患者进行snRNA-seq。患者分为两组："肿瘤瘢痕"组（达到pCR）和"残留肿瘤"组（有残留肌层浸润性肿瘤或出现转移）。

数据概览： 经过质量控制，获得59,006个细胞核的转录组数据，涵盖恶性和非恶性细胞类型。

细胞类型鉴定： 通过无监督聚类和已知标记基因，鉴定了13个细胞亚群，包括尿路上皮细胞（恶性和非恶性）、免疫细胞（淋巴系和髓系）以及多种基质细胞。

恶性细胞确认： 通过推断拷贝数变异 (CNAs) 确认了残留肿瘤中的恶性细胞。

结果2、肿瘤固有程序与顺铂耐药及临床结局相关

肿瘤细胞鉴定： 基于细胞角蛋白和TP63表达等标准，从所有样本中鉴定出30,413个推定的尿路上皮细胞。

基因表达程序分解： 使用共识非负矩阵分解 (cNMF) 方法，在尿路上皮细胞中鉴定出7个基因表达程序。

关键发现： 上皮-间质转化 (EMT) 程序在"残留肿瘤"组的恶性细胞中显著富集，而在"肿瘤瘢痕"组中基本不活跃。该程序与MIBC的基底/鳞状分化相关。氧化磷酸化 (Ox-Phos) 程序在两组中均活跃，但细分为瘢痕组和残留肿瘤组的不同亚型。

临床关联： 在一个独立的顺铂治疗队列中，治疗前肿瘤的EMT评分高与显著更差的总生存期 (OS) 相关，而在未治疗队列中无此关联。多变量分析证实EMT程序是独立的预后不良因素。

结果3、SPP1/PARP14巨噬细胞极性定义了顺铂耐药MIBC的微环境

免疫细胞分布： T细胞和肿瘤相关巨噬细胞 (TAMs) 是主要的免疫细胞群，两组间TAMs总体比例无显著差异。

TAM亚型分析： 通过聚类分析鉴定出8个TAM亚群。仅在"残留肿瘤"组中显著富集的亚群高表达SPP1和PARP14。

功能富集： 残留肿瘤中的所有TAMs均富集了与干扰素 (IFN) 信号通路相关的基因集，特别是IFN-α和DNA损伤修复通路。SPP1/PARP14高表达TAMs在残留肿瘤中尤其富集这些通路。

极化状态： "肿瘤瘢痕"组富集的HLA-DPB1高表达TAMs表达M1型（抗肿瘤）相关基因；而"残留肿瘤"组富集的SPP1/PARP14高表达TAMs主要表达M2型（促肿瘤）相关基因。

体外验证： 用顺铂处理人THP-1巨噬细胞，观察到I型IFN信号通路和PARP14显著上调，与体内SPP1/PARP14高表达TAMs的表达谱一致。

结果4、癌细胞-TAM相互作用在MIBC中呈空间组织化

受体-配体互作推断： 使用CellPhoneDB分析发现，只有残留肿瘤中富集EMT程序的恶性尿路上皮细胞被推断会通过其表面的CD44与TAMs表面的SPP1发生相互作用。

空间转录组学验证：

对残留肿瘤样本进行空间转录组分析，描绘了肿瘤和微环境细胞的空间分布。

基于snRNA-seq特征，确认SPP1/PARP14高表达TAMs在特定的空间簇 (IMM_1, IMM_2) 中显著富集。

SpaGCN分析显示，表达KRT8的肿瘤细胞区域与表达SPP1、S100A8、IF16的TAM区域在空间上相邻。

空间互作验证： 空间细胞-细胞通讯分析优先识别出巨噬细胞富集区域的CD44-SPP1配体-受体对。多重免疫荧光和邻位连接技术 (PLA) 在组织切片上直接可视化了CD44阳性肿瘤细胞与SPP1阳性TAMs之间的物理相互作用。

结果5、 通过PARP14抑制实现巨噬细胞重编程

体外实验：

顺铂以剂量依赖性方式上调小鼠RAW264.7巨噬细胞中PARP14的表达，这与THP-1细胞结果一致。

PARP14抑制剂 (RBN012759) 处理可解除PARP14对STAT1的抑制（增加pSTAT1），并抑制IL-4驱动的促肿瘤巨噬细胞标志物（CD206, Arg1）表达。

体内动物实验：

在免疫健全的BBN963小鼠膀胱癌模型中，顺铂单药治疗显著减小肿瘤，而PARP14i单药无影响。顺铂+PARP14i联合治疗组的肿瘤体积显著小于顺铂单药组。

肿瘤组织RNA-seq分析：

顺铂单药上调了多种炎症基因集（TNF-α, I型IFN, IFN-γ）。

与顺铂单药相比，联合治疗显著上调了抗肿瘤趋化因子（如CXCL11）和TLR7的表达。

联合治疗显著下调了M2型（促肿瘤）巨噬细胞基因特征，同时上调了M1型（抗肿瘤）基因特征。

联合治疗显著下调了EMT基因程序。

补体和肌生成通路在联合治疗组中也下调

DISCUSSION

核心发现： 顺铂耐药性并非仅由肿瘤细胞内在特性决定，而是源于癌细胞与微环境中巨噬细胞在空间组织化的多细胞生态位中的协同交互作用。这拓展了耐药机制模型。

EMT与微环境： 单细胞水平证实了EMT程序在耐药癌细胞中特异性富集，且这些细胞与促肿瘤巨噬细胞共定位，表明上皮可塑性和免疫微环境在耐药过程中共同演化。

SPP1/PARP14巨噬细胞： 鉴定出一种特定的、在顺铂耐药MIBC中富集的SPP1/PARP14高表达TAM亚群，并通过SPP1-CD44轴与癌细胞相互作用。

慢性IFN信号： 研究揭示了慢性I型IFN信号在治疗耐药中的双面性。DNA损伤化疗药物（顺铂）可能通过诱导慢性IFN信号，建立一个促癌的正反馈循环（肿瘤-髓系回路），从而促进免疫抑制和耐药。

PARP14作为治疗靶点： PARP14被确定为这个肿瘤-髓系生态系统的关键调控因子。抑制PARP14可重编程巨噬细胞（促炎表型）、抑制肿瘤耐药程序（如EMT），并增强顺铂疗效。这为靶向巨噬细胞的治疗策略提供了机制基础。

临床转化潜力： PARP14抑制剂已在非肿瘤疾病中进入临床开发，本研究结果提示它们可能被快速重新用于膀胱癌的联合治疗。此外，研究中发现的肿瘤-髓系信号网络可能作为生物标志物，用于筛选最可能从联合治疗中获益的患者。

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