《MEDIATORS OF INFLAMMATION》：Macrophage-Mediated Cellular Communication Networks in Lung Squamous Cell Carcinoma and Adenocarcinoma Revealed by Single-Cell Sequencing
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本文利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，系统解析了非小细胞肺癌（NSCLC）中肺鳞状细胞癌（LUSC）与肺腺癌（LUAD）的肿瘤微环境（TME）异质性。研究发现了亚型特异性的上皮细胞特征（如LUSC专属的S3亚群），揭示了由巨噬细胞介导的SPP1-CD44/MIF关键信号通路，并确定了CD44（LUSC）与CD74（LUAD）等预后相关的潜在治疗靶点，为发展亚型特异性的个体化免疫治疗提供了新见解。
本研究通过分析公共数据库中的单细胞RNA测序数据集，深入探讨了非小细胞肺癌（NSCLC）两大主要亚型——肺鳞状细胞癌（LUSC）与肺腺癌（LUAD）的肿瘤异质性及其潜在的发病机制。研究人员对总计66，197个来自LUSC与LUAD样本的细胞进行了分析，利用Seurat等工具进行批次校正、降维聚类和细胞类型注释，成功鉴定了包括自然杀伤细胞、上皮细胞、T细胞、B细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、树突状细胞、内皮细胞和中性粒细胞在内的九种主要细胞谱系。值得关注的是，内皮细胞在LUAD中存在，而在LUSC中完全缺失，这一差异可能构成了两种亚型不同的病理学基础。
为了探究上皮细胞在两种亚型中的作用，研究聚焦于10，759个上皮细胞。利用NMF算法，这些细胞被进一步划分为四个分子特征，分别命名为S1至S4。其中，Signature 3被发现为LUSC所特有。通过将T细胞作为参考，使用InferCNV软件分析拷贝数变异（CNV）发现，S3亚群表现出最高的CNV变异度，提示其具有更高的恶性程度。通路富集分析显示，这四个特征分别关联于不同的生物学过程，例如S3富集于活性氧、mTORC1信号传导和非折叠蛋白反应通路。
为了解析上皮细胞的演化轨迹，研究利用Monocle2软件进行了伪时间轨迹分析。在LUSC中，上皮细胞呈现出S2→S1→S3/S4的分化顺序。基因表达分析发现，在分化早期阶段（S2），CXCL1、CXCL3等基因上调，这些基因富集于衰老、自噬等通路；中期阶段（S1）上调的SAA1、SAA2等基因关联于TNF-α信号、血管生成等通路；晚期阶段（S3/S4）上调的BIRC5、KRT14等基因则与上皮-间质转化（EMT）、缺氧等通路相关，这些通路共同促进了肿瘤晚期的侵袭性。
相比之下，在LUAD中，上皮细胞的演化轨迹呈现出S4→S1→S2的顺序。分化早期（S4）上调的CXCL14、IDO1等基因关联于p53通路和细胞衰老；中期（S1）上调的SPP1、KRT17等基因富集于KRAS信号、缺氧等经典癌通路；而晚期（S2）上调的TOP2A、GCLC等基因则与NRF2通路、谷胱甘肽代谢和铁死亡相关，这些通路被认为是癌症治疗抵抗和生存的关键驱动因素。
利用CellChat软件进行的细胞间通讯分析揭示了LUSC与LUAD中截然不同的细胞间作用模式。在LUSC中，S3上皮细胞表现出最强的外向信号活性，其分泌的SPP1、MIF等配体主要靶向巨噬细胞。而在LUAD中，S4上皮细胞是最活跃的信号发送者，其通过MIF、GALECTIN等配体与中性粒细胞进行通讯。定量分析发现，MIF信号通路在两种亚型中都呈现出最高的活性，且其相关的配体-受体基因在两种肿瘤的预后中扮演着重要角色。进一步的生存分析利用TCGA数据库的数据证实，CD44的表达与LUSC的预后显著相关，而CD74的表达则与LUAD的预后显著相关，提示它们可能成为潜在的亚型特异性治疗靶点。
研究还发现，巨噬细胞在LUSC和LUAD的肿瘤微环境中均表现出最高的细胞间互作强度。对巨噬细胞进行的伪时间轨迹分析，揭示了其在肿瘤发展过程中存在不同的功能状态。通路富集分析表明，不同的巨噬细胞亚群分别参与了炎症反应、干扰素γ反应、血管生成以及缺氧等多种关键生物学过程。
综上所述，本研究系统揭示了LUSC与LUAD在细胞异质性、上皮细胞演化轨迹以及细胞间通讯网络方面存在根本性差异。这些发现不仅深化了对两种肺癌亚型发病机制的理解，更重要的是，鉴定出了CD44、CD74等潜在的预后标志物和治疗靶点，为未来开发针对LUSC和LUAD的亚型特异性个体化免疫治疗方案奠定了坚实的理论基础。
