Nat Commun | 李涛/王东旭团队基于患者单细胞转录组图谱揭示肝癌新辅助免疫治疗耐药新机制

肝细胞癌（HCC）发病率、死亡率居高不下，而我国患者占据近一半。以PD-1/L1抗体为主的免疫检查点抑制剂（ICIs）已广泛应用于晚期肝癌的系统性治疗，并逐步拓展至肝癌新辅助治疗领域，取得了较好的临床效果。尽管如此，肝癌免疫治疗仍面临整体客观缓解率低、原发/继发耐药等诸多问题，揭示其背后的耐药机制是当前肿瘤免疫领域的紧迫问题。因此，山东大学齐鲁医院李涛教授、王东旭副教授团队联合北京协和医院、新疆医科大学附属肿瘤医院的研究者，依托本团队临床队列与外部公共队列数据构建大规模单细胞与空间转录组图谱，结合多种体外/体内模型实验，揭示了PD-1新辅助免疫治疗下，肝癌免疫耐药的关键细胞与分子机制。该研究成果Integrated single-cell multi-omics characterization reveals lipid-associated macrophage-mediated immunosuppression in neoadjuvant immunotherapy of hepatocellular carcinoma于近日正式发表在Nature Communications上。

肿瘤免疫微环境（TIME）异质性是原发性耐药的重要原因之一，肝脏作为富含巨噬细胞且脂质代谢活跃的器官，其中的脂质重编程巨噬细胞如何影响肝癌免疫微环境及新辅助免疫疗效仍不明确。在新辅助抗PD-1治疗的HCC患者组成的临床队列，并整合了60例外部肝癌患者的单细胞转录组数据，构建了涵盖74例患者、约46万个细胞的高通量单细胞图谱。同步配套空间转录组、多重免疫荧光（mIHC）、肝癌类器官（HCO）以及高脂饮食荷瘤小鼠等模型开展了多层次验证，搭建了“临床队列-单细胞多组学-体外细胞-患者类器官-动物体内模型”的闭环验证体系。通过将单细胞转录组数据与病理学评估的临床疗效进行系统关联分析，研究者鉴定出了一群与不良免疫治疗反应显著相关的脂质相关巨噬细胞（Lipid-associated Macrophages, LAM）。该亚群以高表达 C1QA、FABP1 和 APOA1 为特征，在PPAR信号通路调节下呈现显著的脂质代谢富集状态，并在新辅助免疫治疗的非响应者肿瘤微环境中显著富集。

研究进一步发现，非响应者的肿瘤微环境中富集了具备脂肪酸代谢特征的肝癌细胞亚型，其通过载脂蛋白等配体与LAM密切相互作用，对于诱导巨噬细胞向LAM表型极化有潜在的作用。功能上，LAM一方面通过SPP1/FN1等作用促进细胞外基质重塑，形成物理屏障阻碍T细胞浸润；另一方面通过TGF-β/IL-10/LGALS9等作用促成免疫抑制微环境，抑制T细胞效应毒性并诱导其耗竭状态。值得关注的是，研究者进一步发现利用具备脂代谢调节作用的番茄红素（Lycopene）或PPAR全激动剂西格列他钠（Chiglitazar）与免疫治疗联合，在体外细胞模型和小鼠体内模型中均能显著减少LAM的脂滴累积，恢复T细胞抗肿瘤活性，进而改善抗PD-1治疗的疗效，从而为靶向LAM的临床转化提供了潜在的联合治疗策略。