FAP+成纤维细胞通过重塑肿瘤微环境驱动肾细胞癌伴癌栓形成的机制研究

《Nature Communications》：FAP+ fibroblasts orchestrate tumor microenvironment remodeling in renal cell carcinoma with tumor thrombus

本研究针对肾细胞癌（RCC）伴癌栓（TT）形成机制不明的临床难题，通过整合单细胞与空间转录组学分析，揭示FAP+成纤维细胞通过促进EMT样癌细胞迁移、抑制NK细胞功能驱动TT进展，并发现肿瘤周细胞经CYSLTR2+过渡态向FAP+成纤维细胞转化的动态过程，为抗VEGF靶向治疗耐药提供新机制解释。

　　

肾细胞癌（Renal Cell Carcinoma, RCC）是成人最常见的泌尿系统恶性肿瘤之一，其中约4-10%的患者会发展为伴癌栓（Tumor Thrombus, TT）的侵袭性亚型。癌栓的形成不仅使手术复杂度显著增加，更导致患者预后急剧恶化——统计显示TT患者术后并发症发生率高达34%，死亡率达10%。尽管基因组学研究提示TT可能起源于原发肿瘤的亚克隆，且伴发更高突变负荷和基因组不稳定性，但驱动肿瘤细胞侵袭静脉系统的微环境机制始终未被阐明。

为破解这一难题，研究团队对36例RCC患者（25例伴TT，11例无TT）的71份组织样本和48个切片开展整合分析，运用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和10X Visium空间转录组技术，结合TCGA数据库验证和多重免疫荧光实验，首次构建了RCC伴癌栓的高分辨率细胞图谱与空间微环境模型。

关键技术方法包括：

1. 1.
   对22例RCC患者（14例TT+，8例TT-）的56个新鲜手术样本（含癌旁组织、原发灶和癌栓）进行BD Rhapsody平台scRNA-seq；
2. 2.
   对8例TT患者4对原发灶/癌栓样本开展空间转录组测序，整合40例公共空间数据集；
3. 3.
   使用CellPhoneDB推断细胞互作，cell2location和stLearn解析空间生态位；
4. 4.
   通过RNA速率、伪时序轨迹和SCENIC调控网络分析周细胞-成纤维细胞转化过程；
5. 5.
   利用TCGA、Javelin 101和CheckMate队列进行临床预后与治疗响应关联分析。

研究结果

单细胞图谱揭示TT相关微环境重塑

通过163,762个高质量细胞的聚类分析，鉴定出25种主要细胞类型。比较分析显示，TT患者原发灶中FAP⁺成纤维细胞比例显著升高（p=0.033），而NK细胞比例下降（p=0.014）。细胞通讯分析表明，成纤维细胞与内皮细胞、癌细胞和周细胞的交互作用在TT样本中高度激活。

空间转录组解析细胞生态位特征

整合48个空间样本识别出23个细胞生态位（Cell Niche, CN），其中CN15（富含FAP⁺成纤维细胞、EMT样癌细胞和周期癌细胞）在TT患者原发灶中显著扩张（p<0.05）。该生态位内存在密集的ECM-整合素信号（如COL15A1-ITGA3、FBN1-ITGA5）和CXCL12-CXCR4介导的细胞迁移信号。

周细胞-成纤维细胞转化驱动TT进展

肿瘤周细胞（Pericyte 2）通过CYSLTR2⁺过渡态分化为FAP⁺成纤维细胞，伴随MEF2C转录因子下调（伪时序p<0.001）和CREB3L1激活（p=1.1×10^?28）。TT患者该转化进程加速，且周细胞中PDGFB表达上调，通过PDGFRβ信号促进转化进程。

FAP⁺成纤维细胞介导免疫抑制与治疗耐药

FAP⁺成纤维细胞通过CXCL12-CXCR4和TGFB1-TGFBR1信号抑制NK细胞细胞毒性（OXPHOS评分下降p<0.01）及其肿瘤浸润能力。临床数据分析显示，FAP⁺成纤维细胞特征与抗VEGF治疗（舒尼替尼/阿维鲁单抗+阿昔替尼）的进展生存期缩短显著相关（HR=1.82, p<0.001），而与免疫检查点抑制剂（纳武利尤单抗）疗效无关。

结论与意义

本研究系统揭示了RCC伴癌栓形成的新型微环境机制：FAP⁺成纤维细胞作为核心调控者，通过三重作用推动疾病进展——① 直接促进EMT样癌细胞迁移侵袭；② 抑制NK细胞抗肿瘤功能；③ 介导抗VEGF治疗耐药。更重要的是，发现肿瘤周细胞是FAP⁺成纤维细胞的主要来源，其转化过程受MEF2C-CREB3L1转录调控轴驱动。

该研究不仅为TT患者提供了潜在生物标志物（FAP⁺/CYSLTR2⁺成纤维细胞），更提出靶向周细胞-成纤维细胞转化过程可能增强抗VEGF治疗疗效的新策略。发表于《Nature Communications》的这项成果，为改善RCC伴癌栓患者的临床管理提供了重要的理论依据和治疗思路。