小细胞肺癌(SCLC)是一种高度侵袭性的神经内分泌肿瘤，占所有肺癌病例的15%。SCLC与烟草致癌物暴露密切相关，具有早期扩散和预后差的特点，5年总生存率不足7%。尽管已知SCLC中存在TP53和RB1等抑癌基因的功能丧失突变，但高频功能获得性致癌基因突变鲜有报道，且肿瘤内异质性(ITH)以及肿瘤免疫微环境（TEM）图谱尚未完全阐明。近期，中国医学科学院肿瘤医院周光飚研究组在《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表题为“Characterization of the extrinsic and intrinsic signatures and therapeutic vulnerability of small cell lung cancers”的研究。该研究通过对314例SCLC患者样本进行多组学分析，包括单细胞RNA测序(scRNA-seq)、bulk RNA测序、全外显子测序(WES)、16S rRNA基因测序、PhenoCycler-Fusion(PCF)空间单细胞蛋白组等，系统性地描绘了SCLC的分子特征，并发现了FAK剪接变体这一潜在治疗靶点。（华盈生物为该研究提供了PCF空间单细胞蛋白组检测服务）
研究收集了314例SCLC患者的配对肿瘤和正常标本，采用了全面的多组学分析策略，包括39例患者的65个样本(39个肿瘤、14个邻近正常肺组织、7个外周血单个核细胞和5个淋巴结) 的scRNA-seq、45对肿瘤-正常组织的转录组测序、53对肿瘤-正常组织的16s rRNA测序、111对肿瘤-正常组织的WES、62例SCLC患者和56例健康供体的血清细胞因子检测、12例患者FFPE样本的PCF空间单细胞蛋白组（25种抗体）和136例SCLC肿瘤独立验证选择性剪接事件(ASE)。
| 免疫微环境和肿瘤细胞异质性
scRNA-seq鉴定了7种主要细胞类型和58种细胞亚型，包括内皮细胞、成纤维细胞/成纤维细胞样细胞、肺泡I/II型(AT1/2)/基底/纤毛细胞、神经内分泌(NE)/癌细胞、巨噬细胞(Mφ)/单核细胞、B细胞和T/NK细胞。研究者首先分析了免疫细胞特征，发现了27例未治疗肿瘤中，19例免疫细胞比例<10%，7例为10-50%，1例>50%，说明了免疫微环境的异质性。研究者后续对巨噬细胞、B细胞和T/NK细胞进行了更加深入的分析。其次研究者解析了癌细胞的异质性，鉴定了14种癌细胞亚型，其中C1(SCLC-A-CRIP2)和C0(SCLC-A-MKI67)是最主要的癌细胞群体，C1占所有癌细胞的52.94%，C0占21.44%。在治疗后，C0被完全消除，但是C1仍会部分保留，暗示了C1与耐药和复发的潜在关系。除此之外，研究者还发现了一类表达干细胞特征标志物的一群癌细胞C18，这群细胞占所有癌细胞的0-25.78%，富集MYC靶标和WNT-β-catenin通路基因，抑制细胞周期G2M检查点和p53通路。
| 免疫微环境的空间解析为了解析肿瘤微环境的空间图谱，研究者进行了PCF空间单细胞蛋白组研究，总共检测了25种抗体。PCF空间单细胞蛋白组实现了全切片成像，细胞分割之后分析了百万级细胞，诠释了多种免疫细胞亚型。PCF分析发现了肿瘤组织中浸润免疫细胞少于癌旁肺组织，早期SCLC患者肿瘤中含有更多Granzyme B+CD8+ T细胞，治疗后CR/PR患者中这些免疫细胞数量高于SD患者。
PCF空间单细胞蛋白组还发现了早期患者中存在更多的三级淋巴结构(TLS)。
| MHC分子的异质性表达
研究者重点关注了癌细胞上MHC分子的表达，scRNA-seq发现了MHC分子在癌细胞上的表达也存在明显的异质性，MHC-I(HLA-A、HLA-B、HLA-C)在6个癌细胞簇中低表达，5个簇中高表达，MHC-I高表达簇占所有SCLC癌细胞的10%左右。PCF空间单细胞蛋白组学组织原位上验证了EPCAM+癌细胞中也表达HLA-A和HLA-DRA。并且EPCAM+Ki67+癌细胞中几乎不表达HLA-A和HLA-DRA。scRNA-seq也证实了MKI67基因和MHC分子表达呈现显著负相关。PCF空间单细胞蛋白组分析揭示了早期患者肿瘤组织中的HLA-A和HLA-DR水平均高于晚期患者。治疗前癌细胞中HLA-A/HLA-DR表达水平较高的患者对新辅助治疗的反应更佳，且应答者中的HLA-A/HLA-DR表达水平显著高于无应答者。位于核心区的癌细胞HLA-A表达较弱，而位于肿瘤边缘的癌细胞表达强且周围有免疫细胞浸润。
| FAK剪接变体的发现与功能
研究者分析了bulk转录组学，发现了高频选择性剪接事件。在45例SCLC样本中，18,268个基因(82%)表现出选择性剪接事件(ASEs)，最重要的发现是FAK(PTK2)的剪接变体。研究发现了FAK剪接变体在154例SCLC患者中的119例(77.3%)存在，总共产生三种变体：FAK6、FAK7和FAK6,7。研究验证了FAK变体在不同SCLC癌细胞亚型中的分布，分析了FAK剪接变体与较差预后显著相关。体外和体内实验显示了FAK抑制剂PF562271对FAK6,7细胞系的抑制效果显著优于野生型FAK细胞。在患者来源类器官(PDO)、异种移植(PDX)模型和H82异种移植小鼠模型中，PF562271都显示了对肿瘤的显著抑制效果。
最后研究者还分析了微生物组的差异性，发现了微生物组变异与肿瘤分期或吸烟状态无关。WES分析发现了体细胞突变特征，以及环境致癌物的特征。
Wang GZ, Wang Z, Bai SH, Tan Y, Zhong WZ, Sun GG et al.Characterization of the extrinsic and intrinsic signatures and therapeutic vulnerability of small cell lung cancers.Signal Transduct Target Ther. (2025) 10:290.