为了克服这些限制，本研究开发了一种新的体外模型——原发性肺癌类器官（pLCOs），这些类器官能够更好地模拟肿瘤微环境，并保留了肿瘤组织中的免疫细胞成分。结合功能相关的单细胞RNA测序（FascRNA-seq）技术，研究者能够在单类器官水平上进行表型评估和基因表达分析，实时监测肿瘤微环境对ICB治疗的响应。

2.1 FascRNA-seq平台的建立与验证

FascRNA-seq平台由两个核心组件构成：模块化超疏水微阵列芯片（MoSMAR-chip）和单细胞/单类器官自动化分布系统（SCDI）。通过使用人肺癌细胞H2122和类器官进行测试，FascRNA-seq平台展现了良好的细胞生长状态和高质量的测序数据，验证了其在实际应用中的有效性。

2.2 保留TIME的pLCOs的构建与验证

对7例患者的171个pLCOs进行及其亲代肿瘤组织中进行TIME成分分析，发现pLCOs中T细胞、NK细胞、B细胞及其相互间的比例与亲代肿瘤组织之间无显著差异。通过FascRNA-seq平台构建了pLCOs单细胞转录组图谱，并归纳出三种典型的微环境特征，包括免疫“沙漠”型、T细胞排除的“冷肿瘤”和T细胞在内的“热肿瘤”。

2.3 在pLCOs模型中探究ICB治疗后局部TIME的动态反应

综合分析pLCOs对αPD-1药物的敏感性反应表型与相应的FascRNA-seq数据，本研究揭示了在αPD-1治疗下，pLCOs主要通过CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。具体地，CD8+ T细胞通过表达穿孔素（PRF1）和颗粒酶B（GZMB）参与了pLCOs中的抗肿瘤免疫反应。此外，研究还发现CD99可能作为关键调节因子，影响CD8+ T细胞在抗肿瘤免疫反应中的激活。

2.4 在pLCOs模型中探究ICB治疗后巨噬细胞的反应

深入分析患者特定的免疫微环境显示，在髓系细胞富集，尤其是巨噬细胞比例较高的pLCOs中，T细胞的聚集受到显著抑制，进而减少了对免疫治疗药物的响应。研究揭示了M2型巨噬细胞的浸润与T细胞浸润呈负相关，M2型巨噬细胞可能通过直接作用于T细胞以及与肿瘤上皮细胞的间接互作，阻碍T细胞向肿瘤组织的浸润，从而抑制肿瘤免疫反应的进程。

通过利用pLCOs和FascRNA-seq，本研究深入分析了肺癌TIME及其对ICB的反应。研究发现CD8+ T细胞在肿瘤免疫中起关键作用，CD99可能促进T细胞协同作用，增强ICB效果。同时，M2型巨噬细胞可能抑制T细胞聚集，影响免疫治疗效果。这些发现为免疫治疗提供了新的分子靶点。

●创新的FascRNA-seq平台：研究中开发的FascRNA-seq技术可以精细分析单类器官的基因表达，为理解肿瘤如何响应治疗提供了新的视角。

●CD8+T细胞的重要性：研究确认了CD8+T细胞在介导抗肿瘤免疫中的中心作用，这对于开发新的免疫疗法具有重要意义。

●巨噬细胞的免疫调节作用：研究指出M2样巨噬细胞的聚集可能通过阻止T细胞的积累来抵抗免疫治疗，这为未来免疫治疗提供了新的干预靶点。

Liu, C., et al., Patient-Derived Tumor Organoids Combined with Function-Associated ScRNA-Seq for Dissecting the Local Immune Response of Lung Cancer. Adv Sci (Weinh), 2024. 11(31): p. e2400185. DOI: 10.1002/advs.202400185. PMID: 38896792.