《Clinical and Translational Medicine》：Integrative single-cell analysis uncovers distinct tumour microenvironment ecotypes and immune evasion across skin cancers
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这篇研究通过整合102例皮肤癌样本的单细胞转录组数据，系统描绘了基底细胞癌（BCC）、鳞状细胞癌（SCC）、皮肤黑色素瘤（CM）和肢端黑色素瘤（AM）的肿瘤微环境（TME）重塑图谱。研究发现黑色素瘤中存在MHC-I低表达的NARS2+NDUFC2+恶性亚群，与预后不良相关；肿瘤相关巨噬细胞（TAM）呈现SPP1+组织重塑和CXCL9+CXCL10+炎症极化两种状态，并鉴定出5种免疫生态型，揭示从"T细胞主导型"向"荒漠型"的进展关联规律。该研究为皮肤癌免疫分型及靶向治疗策略开发提供了重要理论依据。
1 引言
皮肤癌作为最常见的恶性肿瘤类型，包括基底细胞癌（BCC）、鳞状细胞癌（SCC）、皮肤黑色素瘤（CM）和肢端黑色素瘤（AM）等亚型。尽管这些肿瘤均起源于皮肤，但其临床行为、转移潜能和治疗反应存在显著异质性。肿瘤微环境（TME）由恶性细胞和非恶性细胞（包括免疫细胞、成纤维细胞、细胞因子等）共同构成，在肿瘤进展和治疗抵抗中发挥关键作用。近年来单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术揭示了皮肤癌TME的细胞和分子特征，但尚未有研究系统整合不同皮肤癌类型来阐明其共享特征和差异性的免疫重塑模式。
2 方法
本研究整合了102例皮肤癌样本（包含癌旁正常组织、早期和晚期肿瘤）的单细胞转录组数据，结合批量RNA-seq预后队列、免疫荧光染色和体外实验，构建了全面的皮肤癌免疫图谱。样本采集经中南大学湘雅医院伦理委员会批准（批号：202202043），临床分期依据AJCC第8版TNM分期系统。单细胞测序采用BD Rhapsody、10× Genomics Chromium和Singleron GEXSCOPE平台，数据整合使用Seurat和Harmony算法。细胞类型注释基于经典标记基因，细胞间通信分析采用CellChat方法。
3 结果
3.1 皮肤肿瘤单细胞图谱
研究共分析了259,761个高质量细胞，鉴定了8个主要细胞谱系：黑色素细胞、上皮细胞、T/NK细胞、单核/巨噬细胞（Mono/Macro）、树突状细胞（DC）、成纤维细胞、内皮细胞和B/浆细胞。比较分析发现，SCC中单核/巨噬细胞和DC比例最高，晚期BCC和CM中T/NK细胞显著减少，表明皮肤肿瘤进展中存在异质性免疫重塑过程。
3.2 黑色素细胞亚群具有阶段相关恶性特征和MHC-I相关免疫逃逸
通过InferCNV分析鉴定恶性细胞，发现黑色素瘤包含6个转录亚群。其中c1_Mel亚群（NARS2+NDUFC2+）表现出MHC-I低表达、高氧化磷酸化活性，在晚期肿瘤中富集且与不良预后相关。CRISPR筛选显示NARS2和NDUFC2是黑色素细胞增殖所必需的基因。值得注意的是，早期CM的MHC-I表达与正常黑色素细胞相似，而晚期CM和AM（无论早晚期）均呈现持续性MHC-I低表达，这可能是AM免疫治疗反应较差的原因之一。
3.3 皮肤肿瘤中的单核细胞和巨噬细胞景观
单核/巨噬细胞分为9个亚群：2个单核细胞亚群（c1FCN1+、c2INHBA+）、2个组织驻留巨噬细胞（c8/c9FOLR2+）和5个肿瘤相关巨噬细胞（TAM）。TAM可进一步分为促炎型（c5/c6CXCL9+CXCL10+）和组织重塑型（c3/c4/c7_SPP1+TREM2+）。轨迹分析表明TAM起源于循环单核细胞和组织驻留巨噬细胞，分别向免疫抑制和组织重塑方向分化。SPP1+巨噬细胞在CM和AM中富集，而CXCL9+巨噬细胞在SCC中占主导。
3.4 TAM在皮肤肿瘤中具有不同起源和极化轨迹
研究发现c1单核FCN1+和c9巨噬FOLR2low具有高干性评分，位于分化轨迹的起点。在BCC进展过程中，单核细胞比例增加而组织驻留巨噬细胞减少，反映了免疫抑制性TAM的积累。功能上，SPP1与CXCL9/CXCL10表达呈负相关，表明这两种TAM状态存在功能拮抗。临床分析显示SPP1+巨噬细胞签名与不良预后相关，而CXCL9+签名与免疫治疗反应正相关。
3.5 T细胞在皮肤肿瘤中显示肿瘤和阶段特异性激活和耗竭状态
T/NK细胞包括5个CD4+T细胞亚群、6个CD8+T细胞亚群和2个NK细胞亚群。值得注意的是，c5_CD4Treg_LAYNhigh在SCC和AM中富集，表现出最强的抑制性表型。c12_CD8Tc/ex（细胞毒性/耗竭T细胞）在SCC和AM中比例增加，同时表达高水平的耗竭标志物。在BCC和SCC进展过程中，LAYN表达显著上调，表明其与T细胞耗竭相关。
3.6 成纤维细胞和内皮细胞在皮肤TME中功能异质性
成纤维细胞分为正常相关成纤维细胞（NAF）和癌症相关成纤维细胞（CAF）。CAF可进一步分为过渡型（c3_transCAF）、内皮样（c4_endoCAF）、基质重塑型（c5_matrixCAF）、炎症型（c6/c7_iCAF）、肌成纤维细胞样（c8_myoCAF）和抗原呈递型（c9_apCAF）。其中c3_transCAF在早期BCC和CM中富集，可能代表过渡状态；c9_apCAF在AM中特异性富集，提示其独特的免疫调节作用。
3.7 生态型反映皮肤肿瘤中阶段相关的进展模式
基于44种细胞亚型的相对丰度，研究鉴定出5种免疫生态型：T细胞主导型、基质富集型、平衡型、荒漠型和髓系富集型。分析发现，BCC、CM和AM主要从T细胞主导型向荒漠型转变，而SCC独特地向髓系富集型发展。晚期BCC、CM和AM中荒漠型生态型占主导，而SCC中髓系富集型随进展而增加，提示SCC患者可能从髓系靶向治疗中获益。
3.8 SPP1信号在巨噬细胞中促进TME荒漠生态型并调节M2极化
细胞通信分析显示，T细胞主导型生态型富含MHC-I信号，而荒漠型生态型以SPP1信号为主导。体外实验证实，黑色素瘤条件培养基可诱导巨噬细胞SPP1上调和M2极化标志物（ARG1、MRC1、CD163）表达。敲低SPP1可降低M2标志物表达，而过表达SPP1则增强M2极化，证明SPP1在巨噬细胞M2极化中的直接调控作用。
4 讨论
本研究通过整合单细胞分析揭示了皮肤癌中共享和特异的免疫重塑程序。发现的NARS2+NDUFC2+黑色素瘤亚群与MHC-I低表达和不良预后相关，其线粒体代谢特征可能影响肿瘤免疫原性。TAM的双重起源和极化状态为理解肿瘤免疫抑制提供了新视角。生态型分类框架超越了传统的"热/冷"肿瘤二分法，为个性化免疫治疗策略提供了依据。未来研究需要进一步验证生态型模式的功能意义，并探索靶向SPP1+巨噬细胞的治疗策略。
5 结论
该研究建立了皮肤癌免疫重塑的综合框架，揭示了肿瘤细胞异质性、巨噬细胞极化状态和免疫生态型转变等关键特征。这些发现为皮肤癌的生物标志物发现和新型免疫治疗策略开发奠定了理论基础，强调了根据皮肤癌特定免疫生态学定制治疗策略的必要性。
