一、引言

癌症药物耐药始终阻碍临床治疗效果提升，受肿瘤异质性、肿瘤微环境动态变化等因素影响，不同患者乃至同一患者体内不同肿瘤细胞对药物的反应存在明显差异。肿瘤细胞与肿瘤微环境之间持续的相互作用，会助力肿瘤细胞存活与增殖，进一步加剧耐药问题。因此，筛选能够预测药物反应、提示耐药风险的细胞标志物，成为肿瘤精准治疗领域的研究重点。

2025年7月，华中科技大学同济医学院团队在《Journal of Hematology & Oncology》（SCI医学1区，影响因子40.4）发表综述，围绕单细胞组学与空间组学技术展开论述，结合肿瘤异质性、肿瘤微环境重塑、细胞间相互作用、信号通路及代谢调控等层面，汇总25类癌症的药物反应与耐药相关细胞标志物，为肿瘤个体化治疗提供了新的理论依据。单细胞组学可实现单个细胞水平的高通量多组学检测，解析细胞间差异、阐明耐药演变过程；联合空间组学技术后，还能明确特征细胞的空间分布，以及细胞位置对生物学功能的调控作用，二者结合成为破解癌症耐药机制的重要工具。  

二、常见癌症的药物耐药特征与相关标志物  

（一）乳腺癌

乳腺癌耐药具备高度异质性，其耐药机制涉及多个层面。在肿瘤细胞层面，三阴性乳腺癌（TNBC）的瘤内异质性（ITH）会诱导免疫逃逸，进而产生治疗耐药；ZNF689基因缺失会激活LINE-1，加剧基因组不稳定性，推动耐药发生。在肿瘤微环境层面，癌相关成纤维细胞（CAFs）可分泌外泌体miR-22抑制雌激素受体α（ERα）表达，也能通过TGF-β/细胞外基质（ECM）重塑构建免疫抑制微环境；免疫抑制性巨噬细胞与PD-L1表达上调，会降低免疫治疗效果。此外，CD8⁺耗竭T细胞（TEX）、高PD-L1阳性肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）数量增多，抗肿瘤ICOSL⁺ B细胞亚群缺失，均会造成免疫细胞功能障碍，最终导致治疗失效。  

（二）黑色素瘤

黑色素瘤恶性程度高、侵袭性强，即便免疫治疗取得突破性进展，临床耐药问题依旧突出。肿瘤细胞可向间充质样状态转化，TCF4蛋白会抑制抗原呈递过程与黑色素细胞转录程序，使肿瘤对靶向药物和免疫检查点抑制剂（ICI）产生耐药。T细胞状态与治疗效果密切相关：治疗有效患者体内会出现TCF7⁺ CD8⁺ T细胞扩增，而耐药患者则大量富集CD39⁺、TIM3⁺耗竭T细胞。外周血T细胞受体（TCR）克隆动态、肿瘤浸润效应（TIE）细胞变化及PSI评分可用于疗效预测，无应答患者通常缺失免疫激活相关特征。单细胞研究证实，CDK4/6可介导耐药基因表达，联合CDK4/6抑制剂能够提升免疫治疗的应答率。整体而言，黑色素瘤耐药由肿瘤细胞可塑性、T细胞功能异常及固有耐药转录网络共同介导。  

（三）卵巢癌

卵巢癌复杂的耐药微环境由多重机制共同构建。肿瘤细胞增殖分化能力活跃，非恶性癌相关成纤维细胞分泌IL-6、CXCL12，激活JAK/STAT信号通路，促进肿瘤生长并诱导耐药。CYR61⁺“应激”亚群细胞可通过Wnt/β-catenin通路与survivin蛋白提升化疗耐药能力，同时可作为肿瘤复发的预测标志物。在卵巢透明细胞癌（OCCC）中，HIF阳性癌细胞与癌相关成纤维细胞在肿瘤-基质界面形成特异性空间互作，依靠HIF-1α通路及双向反馈环路持续强化耐药特性。  

（四）膀胱癌

膀胱癌顺铂化疗耐药现象十分普遍，代谢通路重塑、H3K18乳酰化引发的转录调控改变是主要诱因。免疫治疗获益人群有限，仅约五分之一患者可从中获益，IL-10⁺肿瘤相关巨噬细胞、细胞毒性CD4⁺ T细胞是影响免疫治疗疗效的关键细胞。膀胱癌复发率较高，耐药机制交织着免疫微环境紊乱与表观遗传修饰异常。  

（五）非小细胞肺癌

非小细胞肺癌免疫治疗耐药多源于T细胞功能缺陷、细胞因子受体表达下调，直接削弱PD-1抑制剂作用效果。COL11A1⁺癌相关成纤维细胞大量富集于肿瘤边缘，形成物理屏障，同时激活缺氧、TGF-β、促血管生成相关通路，并与SPP1⁺巨噬细胞协同抑制T细胞功能，构建抑制性肿瘤微环境。多项分子标志物与药物反应存在明确关联：ID2、PIK3CD、MATK等基因表达与PD-1呈正相关，UQCR10则与之呈负相关。  

（六）胶质母细胞瘤（GBM）

胶质母细胞瘤对免疫检查点抑制剂普遍耐药，CTLA-4、PD-1抑制剂临床疗效不佳，核心原因在于高度免疫抑制的肿瘤微环境，且目前缺少有效的预测生物标志物。肿瘤内巨噬细胞多呈抑制表型，淋巴细胞浸润匮乏，肿瘤细胞通过分泌细胞因子招募各类免疫抑制细胞，阻断机体抗肿瘤免疫反应。NK细胞活化受体NKG2C在肿瘤侵袭边缘高表达，可参与肿瘤微环境调控、影响免疫应答，但其具体作用机制尚未完全阐明。  

（七）多发性骨髓瘤（MM）

靶向免疫疗法在多发性骨髓瘤治疗中面临初发耐药与获得性耐药双重问题，BCMA×CD3双特异性T细胞接合剂（TCEs）、BCMA CAR-T细胞疗法疗效受限，靶抗原缺失、MHC I类分子丢失、患者个体免疫差异是主要诱因。T细胞丰度与功能直接影响治疗敏感性：特异性CD8⁺ T细胞数量越高，治疗应答越好；耗竭样CD8⁺ T细胞克隆大量存在则预示治疗失败。此外，肿瘤细胞会出现耐缺氧、蛋白折叠失调、线粒体呼吸异常等分子适应改变，PPIA作为调控蛋白折叠应激的关键酶，有望成为耐药干预新靶点。  

（八）结直肠癌

结直肠癌PD-1抑制剂疗效存在显著个体差异，血液及肿瘤组织中肿瘤反应性样CD8⁺ T细胞（Ttr-like）的丰度与功能状态，是评估免疫治疗效果的重要依据，耗竭型CD8⁺ T细胞（Tex）可作为疗效预测标志物。在化疗耐药方面，THBS2⁺癌相关成纤维细胞分泌COL8A1，激活ITGB1/PI3K-AKT通路并诱导上皮-间质转化（EMT），显著增强肿瘤对奥沙利铂的耐药性。  

（九）肝细胞癌（HCC）

阿特珠单抗联合贝伐单抗的治疗方案，对多数肝细胞癌患者疗效有限，免疫抑制微环境是核心制约因素。高波形蛋白表达的巨噬细胞与调节性T细胞（Treg）在空间上共定位，形成免疫抑制区域；Treg细胞与CD8⁺ T细胞紧密接触，会抑制CD8⁺ T细胞功能并加速其耗竭，促使肿瘤发生免疫逃逸。POSTN⁺癌相关成纤维细胞、FOLR2⁺肿瘤相关巨噬细胞、PLVAP⁺内皮细胞协同参与肿瘤-胎肝重编程，提升肿瘤术后复发风险与免疫耐药能力。  

（十） 前列腺癌   

前列腺癌经雄激素受体（AR）抑制剂、去势疗法（ADT）治疗后，复发患者的治疗反应差异较大。该肿瘤细胞异质性突出，患者外周循环肿瘤细胞（CTCs）的分子表达、信号通路活性各不相同。非经典Wnt信号通路异常上调是前列腺癌主要耐药机制，也为临床耐药干预提供了潜在方向。  

（十一）头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）

单独使用PD-1抑制剂对头颈部鳞状细胞癌疗效微弱，联合抗CTLA-4药物可有效增强抗肿瘤免疫反应。免疫微环境失衡是耐药关键，CD4⁺ T细胞募集不足、活化受阻，会直接限制整体治疗效果。  

（十二）胰腺导管腺癌（PDAC）

胰腺导管腺癌的耐药主要由LRRC15⁺癌相关成纤维细胞介导，这类细胞激活TGFβ信号通路，构建强免疫抑制微环境，进而削弱PD-L1抑制剂的治疗作用。  

（十三）急性髓系白血病（AML）

阿扎胞苷联合PD-1抑制剂尼沃利尤单抗治疗急性髓系白血病，仅能实现短期疗效，长期有效病例较为罕见。CD4⁺ T细胞的功能状态、多功能性（PSI）决定治疗走向，T细胞功能缺陷、多功能性不足会直接引发耐药。  

（十四）大B细胞淋巴瘤（LBCL）

CAR-T细胞疗法治疗大B细胞淋巴瘤的长期缓解率偏低，主要原因是输注的细胞产品中富集大量耗竭型CD8⁺、CD4⁺ T细胞，导致抗肿瘤免疫功能下降。  

（十五）小细胞肺癌（SCLC）

小细胞肺癌肿瘤微环境炎症水平低，PD-L1表达量极低，机体难以启动有效的抗肿瘤免疫。REST基因高表达可增强抗肿瘤免疫，低表达则会促进耐药。多阳性肿瘤细胞（MPTCs）富集提示患者预后不良；而富集M1型巨噬细胞与CD8⁺ T细胞的抗肿瘤型免疫微环境（MT2），可提升免疫治疗应答率。  

（十六）胃腺癌（STAD）

胃腺癌免疫治疗耐药与肿瘤边界区免疫细胞代谢重编程相关，谷氨酸、多不饱和脂肪酸代谢通路异常上调，会介导肿瘤免疫逃逸。不同代谢亚型的肿瘤对靶向药物反应差异明显：T1亚型（HER2⁺ MIB1⁺ CD3⁺）对曲妥珠单抗敏感，T2亚型（HER2⁻MIB1⁻ CD3⁻）、T3亚型（pEGFR⁺）则表现出高度耐药，证实代谢特征与亚型标志物可用于评估药物疗效及患者预后。  

三、癌症耐药的共性特征总结

多种肿瘤的耐药机制存在共通规律。黑色素瘤、头颈部鳞状细胞癌、非小细胞肺癌的耐药均以肿瘤免疫微环境紊乱为核心，巨噬细胞是趋化因子CXCL9/10/11的主要分泌细胞，这类趋化因子可调控T细胞浸润，塑造“热”肿瘤微环境；CXCL9/10高表达利于CD8⁺ T细胞募集，提升免疫检查点抑制剂疗效，反之则会引发耐药。 基底细胞癌与鳞状细胞癌经抗PD-1治疗后，肿瘤内会大量出现表达CD39、CD103的耗竭型CD8⁺ T细胞。肿瘤原有浸润T细胞难以被重新激活，免疫检查点抑制剂的疗效依赖外周新T细胞的募集，这也是此类肿瘤耐药的重要原因。 放眼多数实体瘤，PD-1/PD-L1抑制剂疗效存在显著个体差异，效应样T细胞克隆扩增水平越高，患者对抗PD-L1治疗的应答越好。CXCL13⁺ CD8⁺ T细胞、CXCL13⁺ CD4⁺ T细胞的浸润水平，可作为免疫检查点抑制剂疗效的预测指标，浸润比例越高，治疗效果越理想。CD8⁺ PD-1⁺耗竭T细胞中CXCR4高表达提示治疗效果不佳，抑制CXCR4能够缓解T细胞耗竭、恢复抗肿瘤免疫，CXCR4拮抗剂与免疫检查点抑制剂联合用药具备良好的临床应用潜力。  

四、技术挑战与未来展望

单细胞组学与空间组学突破了传统研究技术的局限，从细胞异质性、细胞互作、空间分布等多个维度，深度解析癌症药物反应与耐药的分子、细胞机制，助力耐药标志物与治疗靶点挖掘，为肿瘤精准个体化治疗奠定基础。但目前两项技术仍面临诸多现实难题：检测成本高昂、实验操作流程复杂、空间分辨率存在短板、多维组学数据分析难度大，同时还存在生物样本隐私保护等问题。 未来该领域的发展将聚焦于多组学技术深度整合、细胞空间信息精细化解析、人工智能辅助大数据分析等方向。同时，需进一步开展标志物作用机制研究与大规模临床验证，推动单细胞与空间组学技术从基础研究走向临床应用，持续助力肿瘤精准医学发展。

五、单细胞组学和空间多组学服务哪个公司有？             

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