从瘤内异质性到靶向治疗策略

前沿文献是锻炼科研思维的最好方式，综述则是了解前沿进展的最好途径。

图1 | ITH的支配原则。ITH主要受两个主要原则支配。a. 与之前的模型不同的是，TME（X）的每个细胞室并非以两种相互排斥的状态（A或B）存在，而是以假设跨越两个极端的表型、代谢和行为状态谱。b. TME作为一个包含几个相互作用成分并暴露于物理、营养和治疗扰动的生态系统，其时空演化至少需要一定程度的ITH。然而，ITH只能耐受特定阈值，而过度遗传、表观遗传、表型或行为变化会损害细胞存活和/或整个肿瘤的结构。EC, 内皮细胞。

图2｜恶性肿瘤细胞瘤内的时空异质性。在肿瘤微环境中的不同区域内，特定肿瘤细胞群的相对丰度具有相当大的差异性，以此分为肿瘤异质性（ITH）相对较高或较低的区域。为了应对包括治疗引起的微环境的扰动，ITH进一步根据某些肿瘤细胞群所表现出的进化优势而变化。在某些情况下，来自治疗的选择性压力会改变特定肿瘤细胞群的相对丰度，但不会影响整个区域的ITH程度。但在其它情况下， ITH可以通过治疗极大的增加（或减少，此处未展示）。来自一例胸腺肿瘤患者治疗前后H&E染色的活检显微照片由G. Inghirami提供 (Weill Cornell Medical College, New York, NY, US)。

图3 ｜淋巴细胞区的瘤内异质性。如文献170所述，对 5 只雌性 C57BL/6小鼠的内源性乳腺癌进行单细胞RNA-seq（scRNA-seq）分析，体现了同一类型肿瘤在不同宿主体内CD45 + CD3 + 淋巴细胞区存在相当程度的异质性特征。UMAPs由K. Gouin和S. Knott (Cedars Sinai, Los Angeles, CA, US) 提供。

[url=http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MTExNTkwNA==&mid=2247505914&idx=1&sn=a6e981d7e2cd4b5fb452f5a93963a324&chksm=ce1e9495f9691d8355db935766cea4ffc17bca266ff1c60abeff2525dfee9d22e0100dfe3479&scene=21#wechat_redirect] [/url]

在PubMed输入关键词“Intratumoral heterogeneity”，相关论文数为6076篇，2021年的论文数最多，820篇；2022年的论文数为784篇，论文减少了。但是，瘤内异质性是加深我们对肿瘤免疫和治疗策略认识的一个方向，与遗传、表观、肿瘤、免疫、代谢和治疗策略等密切相关。为了方便学习，我们对肿瘤异质性的相关推文进行汇总。

当单细胞遇上肿瘤异质性。肿瘤异质性要从两个角度来看，一个是肿瘤细胞的异质性，还有是肿瘤细胞异质性导致的微环境异质性。

通过多组学分析技术揭示高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)浸润性T细胞的空间异质性，肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL) 的空间异质性景观可能为 HGSOC 中的治疗操作提供潜在策略。本文关注的是免疫细胞的异质性。

研究发现衰老细胞异质性地表达免疫检查点PD-L1，并且衰老细胞PD-L1随着年龄增长在体内积累。衰老细胞对 T 细胞监测敏感，而PD-L1细胞具有抗性，即使在存在衰老相关分泌表型（SASP）的情况下也是如此。PD-L1的异质表达在衰老细胞的积累和衰老相关炎症中具有重要作用，通过免疫检查点阻断消除PD-L1衰老细胞可能是抗衰老治疗的有前途的策略。

复旦大学附属肿瘤医院的研究整合了大型 TNBC 队列（n = 465）的多组学数据来开发铁死亡图谱，发现三阴性乳腺癌在铁死亡相关代谢物和代谢途径中具有异质表型。

研究使用等位基因突变肿瘤异质性定量ITH，研究ccRCC和pRCC患者ITH和免疫参数的相关性。根据抗PD-1治疗的临床试验研究ITH和抗PD-1免疫治疗的相关性。在ccRCC中，ITH-Low与生存率较好，肿瘤负荷减少和抗PD-1免疫治疗较好有关。

肿瘤类器官已成为一种重要的临床预测模型。该研究构建了一个含有50个原发肿瘤和肝转移灶的结肠癌肝转移 (CRLM)类器官，从组织病理学、基因组、转录组和单细胞测序多个组学水平对CRLM类器官进行了分析，证实了该类器官可以捕捉患者内部和患者之间的异质性，揭示了肿瘤类器官在预测CRLM患者化疗疗效和临床预后方面具有潜在应用价值。

该研究从16例多灶性肝内胆管细胞癌 (ICC)患者中获得66份肿瘤样本，并使用全外显子测序、体细胞和单细胞RNA测序、甲基化微阵列和多重免疫抑制技术对肿瘤灶内及灶间免疫异质性（ITH）进行了表征，根据ITH指数中位数将患者分为高ITH组和低ITH组，评估抗PD-1治疗的反应，发现多灶性ICC的基因组、转录组和表观基因组存在全面的异质性。

CAMOIP是国人开发的一个在线数据库，可用于肿瘤异质性分析。作者收集了目前已发表的所有关于免疫检查点治疗队列和TCGA队列的表达、突变和临床数据，并通过CAMOIP算法实现对所有免疫检查点治疗的生物标志物筛选和后续肿瘤免疫相关机制的分析，包括免疫浸润分析、GSEA富集分析，免疫原性分析，基因突变概览分析，药物敏感性分析，表达差异分析和生存分析。

靶向瘤内异质性（ITH）的来源-

瘤内异质性提供了一种促使肿瘤逃避免疫监视和抵抗治疗的方法，因此有望成为一个治疗靶点 (表1)。从这个意义上说，一种基于两个相反理由的潜在方法，依赖于靶向瘤内异质性的来源：瘤内异质性过度升高可能被证明是肿瘤细胞的适应性所不能承受的，瘤内异质性的降低可能会 (重新)恢复自然免疫监视以及对常规治疗或免疫治疗的敏感性138,139。前一种方法可能更适于在诊断时是高度异质性的肿瘤（即肿瘤表现出大体核型改变），因为之前已经证明这些肿瘤对额外程度的瘤内异质性是不耐受的19,140。事实上，据报道，针对有丝分裂分机制成分的各种药物，如单极纺锤体蛋白激酶1 (MPS1)141，都会由于严重加剧染色体不稳定性 (CIN)而促进肿瘤细胞死亡。相反，对于瘤内异质性基础水平有限的肿瘤，降低其瘤内异质性可能是更可取的，这可能涉及促瘤内异质性过程的药理抑制剂，如表观遗传调节剂142，或者针对性的耗竭促瘤内异质性的细胞亚群，包括（但不限于）肿瘤或转移起始细胞以及具有糖酵解特征的肿瘤细胞亚群143,144。其他需要注意的是，这些方法的特异性是有限的，尤其是对肿瘤浸润淋巴细胞，其表型分布、功能定位和效应功能都高度依赖于克隆结构、营养的可获得性、遗传稳定性和表观遗传的调控145。

溶瘤作用

可以设想几种免疫学方法来靶向瘤内异质性，理想情况下是与可重塑耗竭的、免疫抑制的和/或纤维化的肿瘤微环境的策略相结合。这样的方法依赖于非选择性的细胞溶解，或是驱动免疫原性细胞死亡（细胞死亡的一种特殊的免疫刺激变体）的药理学试剂或病毒对肿瘤细胞的肿瘤溶解106。在这种情况下，垂死的肿瘤细胞在肿瘤微环境内释放大量的抗原、危险信号和细胞因子，潜在地导致激活有效的多表位免疫反应，从而克服（至少在某种程度上）瘤内异质性。溶瘤病毒（OVs）可能对高瘤内异质性的肿瘤尤其有效，因为它们对肿瘤细胞的趋向性相当不特异，这依赖于通常会产生有限瘤内异质性的细胞成分（例如不处于选择压力下的病毒进入的表面受体）146。病毒溶瘤以免疫原性细胞死亡的强反应再加上可能建立允许（免疫）治疗的肿瘤微环境达到顶峰147。然而，溶瘤病毒作为独立治疗的疗效是有限的，而包括免疫检查点抑制剂在内的联合治疗似乎是有效根除肿瘤所必需的。肿瘤病毒平台的其他局限性与精确方案的确定有关，这些方案（至少最初）能够使强有力的病毒复制（涉及到一定程度的免疫抑制）与随后的抗肿瘤免疫相结合146。基于较差的表面特性（例如电荷），阳离子两性多肽可以实现类似的裂解策略，优先杀死肿瘤细胞148。在临床前研究中，这些药物被证明可有效地诱导线粒体和网状室的免疫原性细胞死亡启动149。尽管瘤内异质性较高，肽介导的肿瘤溶解仍可导致大量的抗原释放、危险信号和细胞毒性T淋巴细胞介导的抗肿瘤免疫启动150。同样，放射治疗也可以通过免疫原性细胞死亡激活来启动下游的抗肿瘤免疫151，尤其是在瘤内异质性高 (通常表现为DNA修复缺陷)的肿瘤中152。然而，放射治疗也可以发挥包括潜在的TGFβ1激活在内的多种免疫抑制作用，而且并不是所有的肿瘤微环境分区都表现出相同的放射敏感性，这意味着放射治疗实际上可能会促进而不是限制瘤内异质性（尤其是在非恶性肿瘤微环境中）153。值得注意的是，溶瘤肽和放射治疗在与免疫检查点抑制剂联合使用时 (至少在临床前肿瘤模型中)都特别有效，这一结果强调了这样一个事实，即强有力的治疗反应通常涉及整个肿瘤微环境朝抗肿瘤免疫方向的重组。

T细胞治疗------果友FJL翻译

理论上讲，第二种针对瘤内异质性的潜在方法是抗原特异性T细胞，通常是同质抗原，如恶性肿瘤共有的肿瘤新抗原（TNA）33。这涉及多领域TNA图谱的深入分析，以及患者来源的TCR特异性T细胞克隆TNA。除了成本和可行性（有些肿瘤不表达可靶向的克隆肿瘤新抗原），其主要限制是TNA丢失所伴随的短暂瘤内异质性。作为肿瘤存在和进展的基础，驱动基因或致癌融合通常不丢失。通过靶向驱动基因或致癌融合编码的TNA，或肿瘤细胞表达的同类肿瘤相关抗原 (尽管相比TNAs, TAAs是更弱的抗肿瘤免疫启动分子)，这个问题在一定程度上被解决。其他潜在限制包括T细胞衰竭、免疫抑制、纤维化TME，以及细胞死亡信号和抗原提呈缺陷的肿瘤内在抵抗。通过嵌合抗原受体 (CARs)156或针对肿瘤表面抗原的双特异性T细胞抗体(BiTEs)，可以在没有MHC分子抗原提呈时增强CTL活性，进而避免抗原提呈缺陷。尽管监管机构批准了用于B细胞恶性肿瘤的CD19 (一种常见的B细胞抗原)CAR-T疗法，但是由于CAR-T需要相当高的抗原滴度，其治疗实体瘤效果仍然很差。同时，CAR-T可能引起正常组织靶分子表达相关的毒性、细胞因子释放综合征以及免疫神经毒性158。最后，抗原丢失是CAR-T治疗抵抗的主要原因，已有相关案例报道159。有趣的是，报道称低剂量放疗可通过上调肿瘤细胞死亡受体，诱导CAR-T介导的抗原依赖杀伤160，这一针对瘤内异质性下游抗原丢失的方法，值得期待！

另一种针对瘤内异质性的非MHC限制性策略涉及识别非肽抗原 (如脂质和小代谢物)的非常规淋巴细胞，由单型抗原呈递分子 (如由γδ-T细胞识别的CD1和由粘膜相关不变T细胞识别的MRI)呈递161。需要注意的是，这种分子在多种肿瘤细胞的表面表达。此外，已有记载，MR1限制的T细胞群识别迄今仍未识别的配体，这些配体均由肿瘤细胞而非其对应的正常细胞表达162。在这种情况下，MR1限制性T细胞特异性杀伤肿瘤细胞，且与组织来源、MHC表型无关162。然而，MR1和传统的MHC I类分子相似，需要β2微球蛋白辅助提呈163。因此，在B2M位点杂合突变缺失的情况下，MR1限制性T细胞可能没有抗肿瘤活性，这是瘤内异质性升高的肿瘤逃避免疫检测的常见机制120。除此之外，MR1限制性T细胞杀伤肿瘤细胞能否引起长期免疫记忆仍待阐明。解决这一问题和其他MR1依赖性抗原呈递相关的未解之谜，将揭示MR1限制性T细胞作为靶向瘤内异质性工具的真正潜力。最后，一个针对瘤内异质性的潜在策略是依赖于转基因T细胞对多克隆和（或）亚克隆TNA及TAA155的重定向，这可能最大程度地降低异质性肿瘤在抗原丢失时逃避识别的能力。然而，遗传缺陷可能降低肿瘤细胞对免疫反应物（如CASP8和JAK2突变）的敏感性，或引发局部免疫抑制（如PD-L1上调），进而抵消治疗效果。

总结------꒰ঌAngela໒꒱

大量的证据表明，瘤内异质性升高会对包括免疫治疗在内多种治疗的临床反应产生负面影响，提示瘤内异质性是开发组合治疗方案的潜在靶点。然而，尽管在TME的恶性室中，靶向空间性瘤内异质性可能是可行的（至少在理论上），但是时间性瘤内异质性可能会出现（除非肿瘤被完全根除），并在治疗耐药性的背景下驱动侵袭性疾病进展。此外，大多数肿瘤通常在恶性和非恶性TME区室之间和内部的多方向关系中发展和对治疗做出反应13，这可能不管在各种治疗方案中，都提供了意想不到的机制来保持其可塑性。阐明所有TME区室中瘤内异质性的来源和瘤内异质性动力学的关键时空特征对于开发治疗高ITH肿瘤的有效方法至关重要。

这方面的主要进展是通过对TME独特的表型和功能可塑性的（某些）分子机制的表征（和治疗开发）而取得的。这些途径包括但不限于控制免疫细胞和基质细胞功能定位的复杂信号网络，它们通常被恶性细胞劫持以获得营养支持，逃避天然免疫监视，并抵抗（免疫）治疗100，164。重要的是，这些过程中的大多数是由表观遗传机制调节的，因此有可能被恢复用于治疗目的142，165。此外，TME恶性和非恶性区域在代谢瘤内异质性和可塑性方面似乎存在差异，这可能为治疗干预打开了一扇窗46，143，144。

现在很清楚，所有（免疫）治疗对空间和时间瘤内异质性都有主要影响，反过来又影响反应的程度和持久性。准确地了解肿瘤微环境中对治疗有反应或抵抗瘤内异质性的空间和时间模式，不仅可以识别预测性的生物标志物，而且可以表征新的治疗靶点。以基于ICI的免疫治疗为例，阐明ICI对CTLs以外的免疫细胞亚群（例如，非传统T细胞）的精确影响，以及迄今尚不清楚的过程（例如，T细胞再生和克隆替换）或结构（例如，TLS)的相关性将是很重要的130。

鉴于所有这些考虑，我们认为应该努力重新思考肿瘤治疗，不仅要考虑肿瘤生态系统的组成，还要考虑肿瘤生态系统的异质性和可塑性，以及TME区室之间存在的相互作用，以及它们在肿瘤进展和治疗反应中是如何演变的。