突破SCLC治疗瓶颈!多组学揭秘亚型密码,MHC-I或成免疫治疗新标杆

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研究背景

小细胞肺癌(SCLC)约占肺癌的15%,具有侵袭性强、转移率高的特点,多数患者确诊时已处晚期。尽管采用标准化疗联合免疫治疗,其3年生存率仍不足20%。核心问题是抗原呈递机制受抑、免疫细胞浸润少,导致免疫检查点抑制剂(ICB)响应有限。SCLC基因层面相对同质,缺乏经典可成药驱动基因,且肿瘤标本获取困难,限制了靶向治疗和生物标志物开发。虽已基于转录因子划分为A、N、P、I等亚型,但仍需更可靠的免疫治疗应答预测标志物。

2025年12月2日,阿斯利康全球多部门与德克萨斯大学MD安德森癌症中心的团队在Molecular Cancer上联合发表了题为“Multi-omic profiling provides insights into the heterogeneity, microenvironmental features, and biomarker landscape of small-cell lung cancer”的研究。该研究对159例未经系统治疗的SCLC切除组织,通过多组学整合分析,系统解析了SCLC的分子异质性、免疫微环境特征及潜在生物标志物,尤其聚焦于MHC-I表达与免疫细胞空间分布的关系,为理解SCLC生物学复杂性及指导免疫治疗提供了新的见解。

文章标题

实验设计

样本队列:159例未经系统治疗的SCLC患者的福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)肿瘤手术切除样本。

关键特征:疾病分期涵盖I–IV期,所有样本采集于免疫治疗前(2001-2018年),避免了治疗对分子特征的干扰。

技术方法:利用多组学(基因、表观、转录、蛋白组)发现规律,利用免疫组织化学(IHC)和多重免疫荧光(mIF)进行验证和空间定位。

Fig.1 整体实验设计流程

研究结果

1. 多组学分析揭示SCLC分子亚型高度异质

研究首先通过对159例SCLC患者的多组学数据整合分析,确立了SCLC的分子亚型分类框架(Fig.2A)。神经内分泌亚型(SCLC-A/N)以ASCL1和NEUROD1高表达为特征,而非神经内分泌亚型(SCLC-P/ANP-negative)高表达POU2F3(Fig.2B-C)。值得注意的是,IHC与RNA-seq亚型分类在约15%的样本中存在不一致性,且免疫相关基因在非神经内分泌亚型中特异性富集(Fig.2D-E),提示亚型特异性通路激活是SCLC异质性的核心特征。

Fig.2 多组学分析揭示SCLC分子亚型高度异质

2. MHC-I高表达关联非神经内分泌亚型与免疫浸润

基于上述分型,研究进一步系统评估了MHC-I在SCLC中的表达谱及其与免疫微环境的关系。结果显示,MHC-I的表达在非神经内分泌亚型中显著升高,且与T细胞炎症基因和抗原呈递通路激活密切相关(Fig.3A-C)。MHC-I高表达样本表现出更高的CD8⁺ T细胞浸润、T细胞活化状态及增殖性耗竭T细胞在肿瘤实质中的富集(Fig.3D-E),提示其可能形成更具免疫应答潜力的肿瘤微环境。

Fig.3 MHC-I高表达关联非神经内分泌亚型与免疫浸润

3. MHC-I驱动活化T细胞向肿瘤核心募集

为了深入理解MHC-I的功能机制,通过多重免疫荧光发现,MHC-I高表达重塑了肿瘤微环境的空间结构(Fig.4A)。在MHC-I高表达样本中,CD8⁺ /PD-1⁺ /Ki67⁺  T细胞更接近肿瘤细胞(Fig.4B-C),且肿瘤实质内增殖性T细胞比例升高(Fig.4D),表明MHC-I介导的抗原识别可能驱动局部T细胞功能活化(Fig.4E),为理解SCLC免疫“热”与“冷”表型的形成机制提供了空间维度证据。

Fig.4 MHC-I驱动活化T细胞向肿瘤核心募集

4. DLL3高表达富集于神经内分泌亚型并抑制免疫
研究随后探讨了另一个关键分子DLL3的分布特征,其高表达主要集中于神经内分泌亚型,而在非神经内分泌亚型中普遍低表达(Fig.5A-B)。DLL3表达水平与MHC-I及T细胞炎症基因表达呈负相关,且低DLL3表达样本中CD8⁺ T细胞浸润更显著(Fig.5C-F),提示DLL3可能是神经内分泌亚型形成“冷肿瘤”状态的重要因素,具有成为免疫治疗负向预测标志物的潜力。

Fig.5 DLL3高表达富集于神经内分泌亚型并抑制免疫

5. 蛋白质组学揭示亚型特异性通路
最后,蛋白质组学分析从功能层面验证并拓展了上述发现。基于蛋白表达的聚类清晰区分出神经内分泌亚型与非神经内分泌亚型,前者富集神经分化相关蛋白,后者则上调免疫效应通路蛋白(Fig.6A-B)。在MHC-I高表达样本中,抗原呈递相关的蛋白显著富集(Fig.6C-D),从蛋白质组学角度闭环验证了亚型特异性免疫微环境的分子基础,为免疫治疗策略提供了潜在靶点依据。

Fig.6 蛋白质组学揭示亚型特异性通路

文章总结

研究通过多组学分析,系统揭示了SCLC存在显著的分子亚型异质性,MHC-I在非神经内分泌亚型中高表达,并与肿瘤免疫浸润及免疫细胞空间分布相关,为其作为免疫治疗生物标志物提供机制支持。DLL3高表达多见于神经内分泌亚型,与“免疫冷”微环境相关,提示其靶向治疗需结合免疫背景进行策略优化。这些发现为打破SCLC传统“一刀切”治疗模式提供了新思路。未来需在临床研究中验证MHC-I等生物标志物的预测价值,并探索靶向DLL3的免疫疗法与现有治疗方案的联合策略。

原文链接:https://doi.org/10.1186/s12943-025-02514-4

研究背景

小细胞肺癌(SCLC)约占肺癌的15%,具有侵袭性强、转移率高的特点,多数患者确诊时已处晚期。尽管采用标准化疗联合免疫治疗,其3年生存率仍不足20%。核心问题是抗原呈递机制受抑、免疫细胞浸润少,导致免疫检查点抑制剂(ICB)响应有限。SCLC基因层面相对同质,缺乏经典可成药驱动基因,且肿瘤标本获取困难,限制了靶向治疗和生物标志物开发。虽已基于转录因子划分为A、N、P、I等亚型,但仍需更可靠的免疫治疗应答预测标志物。

2025年12月2日,阿斯利康全球多部门与德克萨斯大学MD安德森癌症中心的团队在Molecular Cancer上联合发表了题为“Multi-omic profiling provides insights into the heterogeneity, microenvironmental features, and biomarker landscape of small-cell lung cancer”的研究。该研究对159例未经系统治疗的SCLC切除组织,通过多组学整合分析,系统解析了SCLC的分子异质性、免疫微环境特征及潜在生物标志物,尤其聚焦于MHC-I表达与免疫细胞空间分布的关系,为理解SCLC生物学复杂性及指导免疫治疗提供了新的见解。

文章标题

实验设计

样本队列:159例未经系统治疗的SCLC患者的福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)肿瘤手术切除样本。

关键特征:疾病分期涵盖I–IV期,所有样本采集于免疫治疗前(2001-2018年),避免了治疗对分子特征的干扰。

技术方法:利用多组学(基因、表观、转录、蛋白组)发现规律,利用免疫组织化学(IHC)和多重免疫荧光(mIF)进行验证和空间定位。

Fig.1 整体实验设计流程

研究结果

1. 多组学分析揭示SCLC分子亚型高度异质

研究首先通过对159例SCLC患者的多组学数据整合分析,确立了SCLC的分子亚型分类框架(Fig.2A)。神经内分泌亚型(SCLC-A/N)以ASCL1和NEUROD1高表达为特征,而非神经内分泌亚型(SCLC-P/ANP-negative)高表达POU2F3(Fig.2B-C)。值得注意的是,IHC与RNA-seq亚型分类在约15%的样本中存在不一致性,且免疫相关基因在非神经内分泌亚型中特异性富集(Fig.2D-E),提示亚型特异性通路激活是SCLC异质性的核心特征。

Fig.2 多组学分析揭示SCLC分子亚型高度异质

2. MHC-I高表达关联非神经内分泌亚型与免疫浸润

基于上述分型,研究进一步系统评估了MHC-I在SCLC中的表达谱及其与免疫微环境的关系。结果显示,MHC-I的表达在非神经内分泌亚型中显著升高,且与T细胞炎症基因和抗原呈递通路激活密切相关(Fig.3A-C)。MHC-I高表达样本表现出更高的CD8⁺ T细胞浸润、T细胞活化状态及增殖性耗竭T细胞在肿瘤实质中的富集(Fig.3D-E),提示其可能形成更具免疫应答潜力的肿瘤微环境。

Fig.3 MHC-I高表达关联非神经内分泌亚型与免疫浸润

3. MHC-I驱动活化T细胞向肿瘤核心募集

为了深入理解MHC-I的功能机制,通过多重免疫荧光发现,MHC-I高表达重塑了肿瘤微环境的空间结构(Fig.4A)。在MHC-I高表达样本中,CD8⁺ /PD-1⁺ /Ki67⁺  T细胞更接近肿瘤细胞(Fig.4B-C),且肿瘤实质内增殖性T细胞比例升高(Fig.4D),表明MHC-I介导的抗原识别可能驱动局部T细胞功能活化(Fig.4E),为理解SCLC免疫“热”与“冷”表型的形成机制提供了空间维度证据。

Fig.4 MHC-I驱动活化T细胞向肿瘤核心募集

4. DLL3高表达富集于神经内分泌亚型并抑制免疫
研究随后探讨了另一个关键分子DLL3的分布特征,其高表达主要集中于神经内分泌亚型,而在非神经内分泌亚型中普遍低表达(Fig.5A-B)。DLL3表达水平与MHC-I及T细胞炎症基因表达呈负相关,且低DLL3表达样本中CD8⁺ T细胞浸润更显著(Fig.5C-F),提示DLL3可能是神经内分泌亚型形成“冷肿瘤”状态的重要因素,具有成为免疫治疗负向预测标志物的潜力。

Fig.5 DLL3高表达富集于神经内分泌亚型并抑制免疫

5. 蛋白质组学揭示亚型特异性通路
最后,蛋白质组学分析从功能层面验证并拓展了上述发现。基于蛋白表达的聚类清晰区分出神经内分泌亚型与非神经内分泌亚型,前者富集神经分化相关蛋白,后者则上调免疫效应通路蛋白(Fig.6A-B)。在MHC-I高表达样本中,抗原呈递相关的蛋白显著富集(Fig.6C-D),从蛋白质组学角度闭环验证了亚型特异性免疫微环境的分子基础,为免疫治疗策略提供了潜在靶点依据。

Fig.6 蛋白质组学揭示亚型特异性通路

文章总结

研究通过多组学分析,系统揭示了SCLC存在显著的分子亚型异质性,MHC-I在非神经内分泌亚型中高表达,并与肿瘤免疫浸润及免疫细胞空间分布相关,为其作为免疫治疗生物标志物提供机制支持。DLL3高表达多见于神经内分泌亚型,与“免疫冷”微环境相关,提示其靶向治疗需结合免疫背景进行策略优化。这些发现为打破SCLC传统“一刀切”治疗模式提供了新思路。未来需在临床研究中验证MHC-I等生物标志物的预测价值,并探索靶向DLL3的免疫疗法与现有治疗方案的联合策略。

原文链接:https://doi.org/10.1186/s12943-025-02514-4

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