夜雨聆风
期刊：Journal for ImmunoTherapy of Cancer (JITC, 2026)单位：北京大学人民医院胃肠外科 / 福建医科大学DOI：10.1136/jitc-2025-014128
1结直肠癌肝转移与免疫治疗困境
结直肠癌（CRC）肝转移相关死亡占全部CRC死亡的60%以上，不可切除者5年生存率不足10%。免疫检查点抑制剂在MSI-H/dMMR型CRC中疗效显著，但超过85%的CRC为MSS型，对PD-1/PD-L1单药天然耐药。肿瘤微环境中TAM介导的免疫抑制屏障是关键瓶颈。
近年单细胞研究鉴定出SPP1+TAM（促转移）、FOLR2+（良好预后）、TREM2+（促血管）等功能亚群，但同一TAM亚群在原发灶、肝转移、淋巴结等不同位点的发育轨迹、代谢特征和空间分布是否存在差异？始终缺乏多部位整合的系统性回答。
2本研究：从多部位整合到精准干预
本研究整合了420份样本、近100万个单细胞的多中心队列数据（原发灶、癌旁、肝转移、正常肝、淋巴结和外周血），系统解析CRC及转移微环境中髓系细胞的全景图谱。鉴定出两种功能迥异的TAM亚群——SPP1+TAM和SEPP1+TAM，揭示SPP1+TAM在肝转移中特异性富集、通过代谢重编程驱动免疫抑制的机制，并证实瑞戈非尼联合PD-1抗体可有效重塑免疫微环境。
首次从空间分布、代谢特征、功能状态三维度系统揭示CRC中TAM的高度异质性，阐明SPP1+TAM在不同解剖部位的适应性机制，并提供靶向SPP1+TAM联合免疫治疗的临床前证据。
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实验步骤与结果
Step 1 近百万单细胞全景——髓系细胞在CRC中特异性重塑
目的
建立覆盖"原发灶-肝转移-淋巴结-外周血-正常组织"的完整单细胞图谱，回答"哪些免疫细胞在CRC微环境中发生了最剧烈变化"
数据来源：多中心scRNA-seq队列（420例样本，998,204个细胞，10x Genomics平台）队列组成：自产数据 + Joanito et al. (Nat Genet 2022) + GEO: GSE205506, GSE225857, GSE164522, GSE178341组织类型：原发灶、癌旁、肝转移、正常肝、淋巴结、外周血验证数据：北京大学人民医院临床样本mIHC组织芯片（108例CRC + 92例ANCT，含32例肝转移亚组）
方法
整合多中心scRNA-seq数据（998,204个细胞），UMAP降维聚类、Augur扰动分析、Ro/e富集分析，多重免疫组化（mIHC）组织芯片验证
结果
八大细胞类群：B细胞、内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、肥大细胞、髓系细胞、浆细胞、T/NK细胞Augur分析：髓系细胞在免疫细胞中扰动评分最高，是CRC微环境中变化最显著的类群髓系13个亚群：8种单核细胞亚型、2种TAM（SPP1+TAM/C4和SEPP1+TAM/C0）、2种DC、1种中性粒细胞关键发现：SPP1+TAM在肿瘤组织特异性富集（CRC: Ro/e=1.40），SEPP1+TAM保留于正常黏膜（ANCT: Ro/e=2.18）；mIHC双向验证
小结：髓系细胞是CRC微环境中扰动最大的免疫类群。SPP1+TAM特异性富集于肿瘤组织，SEPP1+TAM保留于正常黏膜——两者角色截然不同。
Figure 1 — CRC及转移微环境中髓系细胞异质性与组织特异性富集 (A) 样本类型与数量；(B) Augur扰动分析；(C) UMAP展示13个髓系亚群；(D) 各组织髓系亚群比例；(E) Ro/e富集分析；(F) TAM浸润差异对比；(G) mIHC验证
Step 2 SPP1+TAM vs SEPP1+TAM——不同的分化轨迹与功能分工
目的
两类TAM从何而来、去向哪里、承担什么功能？理清发育轨迹是理解功能分化的基础
数据来源：同Step 1多中心scRNA-seq队列（998,204个细胞），含原发灶、肝转移、淋巴结、外周血、正常组织等多部位样本
方法
差异基因表达分析、GO功能富集、拟时间轨迹推断、RNA速度分析、各组织向量场重建
结果
功能分工：SEPP1+TAM富集于B细胞激活和MHC-II抗原呈递（适应性免疫）；SPP1+TAM富集于ERK信号通路和细胞迁移（促肿瘤/促转移）共同起源：两者均源自循环中的FCN1+单核细胞（C2）分化差异：SPP1+TAM分化路径具有组织依赖性——原发灶可经直接分化或AREG+/CXCL10+中间阶段；肝转移直接分化；淋巴结多步分化。SEPP1+TAM始终通过MT2A+/MMP12+中间阶段，路径统一外周血缺如：TAM在PBMC中几乎不存在，证实其为组织驻留型
小结：SPP1+TAM分化轨迹具有高度组织可塑性——不同微环境塑造不同的分化路径，这解释了此前TAM靶向治疗疗效不一致的原因。
Figure 2 — SEPP1+TAM与SPP1+TAM的转录异质性、功能特化与发育轨迹 (A) 差异基因火山图；(B) GO通路热图；(C) 拟时间轨迹+向量场；(D) 各组织向量场；(E) 分化模式图
Step 3SPP1+TAM的代谢异质性——糖酵解 vs 氧化磷酸化亚型
目的
SPP1+TAM在不同转移位点是否扮演相同角色？内部是否存在代谢重编程驱动的亚群分化？
数据来源：同Step 1多中心scRNA-seq队列，对SPP1+TAM和SEPP1+TAM分别进行亚聚类分析
方法
对两类TAM分别亚聚类，鉴定代谢亚型，分析组织分布偏好，RNA速度和拟时间推断发育关系
结果
四个代谢亚型：ATP5F1E+SPP1+TAM（糖酵解型）、ATP5F1E+SEPP1+TAM、MT-CO1+SPP1+TAM（OXPHOS型）、MT-CO1+SEPP1+TAM组织分布：ATP5F1E+亚型富集于原发灶和淋巴结；MT-CO1+亚型特异性主导肝转移微环境发育关系：MT-CO1+代表更成熟分化状态；ATP5F1E+SEPP1+TAM可能向ATP5F1E+SPP1+TAM转化功能差异：SPP1+TAM两个亚群高表达VEGFA、MMP19、MMP9（促血管/促侵袭）；SEPP1+TAM亚群富集免疫相关通路
小结：SPP1+TAM并非铁板一块——原发灶中的"糖酵解型"支持肿瘤快速增殖，肝转移中的"OXPHOS型"适应肝脏高氧供环境建立转移巢。代谢可塑性是其跨器官促转移的关键。
Figure 3 — TAM代谢亚型的发育异质性与组织特异性分布 (A) 四个亚型UMAP；(B) ATP5F1E和MT-CO1表达热图；(C) 组织分布堆叠图；(D) Ro/e验证；(E) 拟时间轨迹；(F) RNA速度
Step 4 空间转录组定位——代谢亚型占据不同生态位
目的
单细胞分析丢失了空间信息。这些代谢亚型在组织中到底"住"在哪里？位置决定了它们与谁对话
数据来源：GEO: GSE280315，10x Visium HD空间转录组平台样本信息：3例CRC组织切片，包含肿瘤核心区、侵袭边缘及正常组织区域数据类型：空间基因表达矩阵 + H&E组织学图像，用于将scRNA-seq细胞类型映射至组织空间坐标
方法
利用VisiumHD空间转录组数据（3例CRC），将scRNA-seq细胞类型映射到组织空间坐标，分析OXPHOS基因评分空间分布
结果
空间定位规律：线粒体OXPHOS基因（电子传递链相关）主要定位于肿瘤外围侵袭边缘——MT-CO1+SPP1+TAM占据氧供充足的肿瘤边界糖酵解亚型：ATP5F1E+亚型推测位于肿瘤核心缺氧区域（基于其糖酵解特征）功能意义：边缘的MT-CO1+TAM执行高能量免疫过程；核心的ATP5F1E+TAM通过糖酵解支持促血管生成和基质重塑
小结：TAM代谢亚型的空间定位不是随机的——OXPHOS型守"边疆"（侵袭边缘），糖酵解型占"腹地"（缺氧核心），形成分工明确的促肿瘤网络。
Figure 4 — TAM代谢亚型的功能表征、代谢谱与空间分布 (A) CD163表达UMAP；(B) M1/M2评分；(C) 功能基因热图；(D) GSVA通路富集；(E-F) 空间转录组定位
Step 5 SPP1+TAM高浸润是肝转移的"预警信号"
目的
SPP1+TAM在原发灶中的浸润水平能否预测肝转移风险？建立从单细胞发现到临床标志物的转化桥梁
数据来源：TCGA-COAD/READ + GEO: GSE39582, GSE41568, GSE17356, GSE72968数据类型：Bulk RNA-seq表达谱，含临床分期、转移状态、MMR状态等临床注释分析方法：ssGSEA估算SPP1+TAM浸润丰度，多队列验证与生存分析
方法
利用ssGSEA在TCGA和多个GEO队列bulk RNA-seq数据中估算SPP1+TAM浸润丰度，分析与临床分期、转移状态、MMR状态的关联
结果
中位浸润比例：SPP1+TAM在CRC中约占TAM总量的56%，远高于SEPP1+TAM肝转移预测：原发灶中SPP1+TAM高浸润与肝转移风险显著正相关多队列验证：在TCGA-COAD/READ及5个独立GEO数据集中一致性验证预后意义：SPP1+TAM高浸润与血管生成增强、T细胞功能抑制和不良预后显著相关
小结：原发灶中SPP1+TAM浸润水平不只是"伴随现象"，更是肝转移风险的独立预警信号——具有直接的临床转化价值。
Figure 5-6 — SPP1+TAM浸润丰度及其临床相关性
Step 6SPP1+TAM驱动CD8+ T细胞耗竭与空间排斥
目的
SPP1+TAM怎么"压制"抗肿瘤免疫？是让T细胞"疲惫"还是把T细胞"赶走"？
数据来源：同Step 1 scRNA-seq队列（T细胞亚群分析+CellChat通讯）+ GSE280315空间转录组（空间邻近验证）临床验证：北京大学人民医院mIHC组织芯片（108例CRC + 92例ANCT），按SPP1+TAM浸润水平分组比较CD8+ T空间分布
方法
按SPP1+TAM浸润水平分组比较T细胞亚群差异，CellChat细胞通讯分析，多重免疫荧光+空间邻近分析
结果
T细胞减少：SPP1+TAM高浸润组中CD4+和CD8+ T细胞丰度显著降低耗竭富集：高SPP1+TAM组TEX（耗竭型CD8+ T）显著增多；低浸润组富集TEM和TRM核心信号轴：Spp1-(Itgav/Itgb5)轴是SPP1+TAM抑制T细胞功能的关键配体-受体对空间排斥：mIHC证实SPP1+TAM周围100 um半径内CD8+ T急剧减少（高浸润组），低浸润组无此现象
小结：SPP1+TAM"双杀"压制免疫——通过Spp1-整合素轴诱导CD8+ T耗竭，同时通过空间排斥把T细胞"赶出"肿瘤微环境。
Figure 7-8 — SPP1+TAM驱动CD8+ T耗竭与空间排斥 (Fig7) T细胞亚群差异、耗竭富集、mIHC验证 (Fig8) 空间转录组+CellChat通讯+空间邻近分析
Step 7 瑞戈非尼+PD-1抗体：重塑免疫微环境，协同抗肿瘤
目的
能否用一种药同时阻断SPP1+TAM的促血管和免疫抑制两条通路，解除对PD-1治疗的"封锁"？
数据来源：自产动物实验数据模型1：MC38皮下瘤模型（C57BL/6小鼠，6组×4只），评估瑞戈非尼单药及联合anti-PD-1疗效模型2：脾包膜注射肝转移模型（C57BL/6小鼠，3组×4只），验证联合方案抗转移效果检测手段：流式细胞术（CD45/CD8a/F4-80/CD11b + Granzyme B/IFN-γ）、小鼠scRNA-seq（10x Genomics）、mIF、H&E
方法
MC38皮下瘤模型（6组）和肝转移模型（3组），评估瑞戈非尼单药及联合anti-PD-1的疗效，流式、scRNA-seq、mIHC、H&E多维评估
结果
皮下瘤：瑞戈非尼+anti-PD-1组肿瘤抑制效果显著优于各单药和对照组免疫重塑：联合组Spp1+TAM频率显著下降，CD8+ T浸润显著增加肝转移：联合组转移灶数量和面积最小；H&E和多色免疫荧光证实SPP1+TAM降低、CD8+ T增加机制验证：CellChat分析显示瑞戈非尼切断SPP1+TAM→CD8+ T免疫抑制通讯，Spp1-(Itgav/Itgb5)轴被显著抑制杀伤恢复：联合组IFN-gamma+和Granzyme B+ CD8+ T频率最高——协同恢复抗肿瘤免疫
小结：瑞戈非尼通过同时靶向VEGFR和CSF1R，有效减少SPP1+TAM浸润并解除对CD8+ T的抑制，与PD-1抗体产生协同效果——在皮下瘤和肝转移两个模型中均验证。
Figure 9-10 — 瑞戈非尼联合PD-1抗体重塑SPP1+TAM微环境及协同抗肿瘤 (Fig9) 治疗时间表、肿瘤生长曲线、免疫微环境UMAP、mIHC、肝转移验证 (Fig10) 流式定量、CellChat中断、IFN-gamma/Granzyme B恢复
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全文意义
本研究构建了"单细胞图谱→发育轨迹→代谢分型→空间定位→功能验证→联合干预"的完整研究链条：
1）单细胞图谱：整合420份样本、998,204个细胞，建立CRC原发灶-肝转移-淋巴结-外周血-正常组织的完整免疫微环境全景 2）TAM分型：鉴定SPP1+TAM和SEPP1+TAM两种功能迥异亚群，SPP1+TAM在肿瘤组织特异性富集 3）代谢异质性：SPP1+TAM分为ATP5F1E+（糖酵解型，原发灶/LN）和MT-CO1+（OXPHOS型，肝转移特异性） 4）空间定位：空间转录组证实代谢亚型占据不同生态位——OXPHOS型守肿瘤边缘，糖酵解型占缺氧核心 5）免疫抑制机制：SPP1+TAM通过Spp1-(Itgav/Itgb5)轴驱动CD8+ T耗竭和空间排斥 6）临床转化：瑞戈非尼+PD-1抗体在皮下瘤和肝转移两个模型中均展现协同效果
这项工作的核心贡献在于：首次从空间分布、代谢特征、功能状态三维度系统揭示SPP1+TAM在CRC及肝转移中的高度异质性，揭示了代谢微环境对TAM命运决定的深刻影响，并提供了靶向SPP1+TAM联合免疫检查点抑制剂的临床转化证据——为MSS型CRC（占85%以上）克服免疫治疗耐药开辟了新方向。
核心结论
1. SPP1+TAM是CRC中主导的促肿瘤TAM亚群，在肿瘤组织特异性富集（Ro/e=1.40），其高浸润可作为肝转移的潜在预测标志物
2. SPP1+TAM具有组织依赖性分化轨迹和代谢异质性：ATP5F1E+亚型（糖酵解型）富集于原发灶和LN，MT-CO1+亚型（OXPHOS型）特异性主导肝转移
3. SPP1+TAM通过Spp1-(Itgav/Itgb5)免疫检查点轴驱动CD8+ T耗竭和空间排斥，构建双重免疫抑制屏障
4. 瑞戈非尼（同时靶向VEGFR和CSF1R）有效减少SPP1+TAM浸润、切断免疫抑制通讯，与PD-1抗体在两个模型中均产生协同效果
5. 为靶向TAM亚群联合免疫治疗提供概念验证和实验框架，有望为MSS型CRC（占85%+）克服免疫治疗耐药提供新策略
科研小侠ker
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