人类妇科恶性肿瘤中肿瘤免疫微环境的单细胞图谱

本研究通过整合公开的scRNA-seq数据，系统分析了卵巢癌、子宫癌和宫颈癌的肿瘤免疫微环境，揭示了11种巨噬细胞亚群、6种CD4 T细胞亚群、8种CD8 T细胞亚群和5种B细胞亚群，发现Angio-Mac和IFN-Mac_CXCL9亚群与患者预后显著相关。

　　

本文系统研究了三组最常见的妇科恶性肿瘤（卵巢管膜癌、子宫内膜癌和宫颈癌）的肿瘤免疫微环境（TIME），通过整合27万余个CD45+免疫细胞的单细胞RNA测序数据，首次实现了对妇科恶性肿瘤免疫细胞异质性的全景式解析。研究构建了包含11种巨噬细胞亚型、8种CD8+ T细胞亚型、6种CD4+ T细胞亚型和5种B细胞亚型的分类体系，揭示了免疫细胞在肿瘤进展中的动态演变规律。在巨噬细胞亚群研究中，发现 Angio-Mac（血管生成型巨噬细胞）与不良预后显著相关，其通过NF-κB信号通路促进肿瘤血管生成和免疫抑制。实验验证显示敲除NFKB1基因或使用IKK抑制剂可显著降低VEGF-A分泌，证实NF-κB通路的关键作用。与之形成对比的是，IFN-Mac_CXCL9（干扰素型巨噬细胞）通过分泌CXCL9/10/11招募T细胞，其高表达与改善生存率相关。多组学分析显示Angio-Mac在早期肿瘤中占比增加，而IFN-Mac_CXCL9在晚期更显著，这种动态平衡的打破可能成为预后评估的新指标。T细胞亚群研究揭示了从免疫监视到功能耗竭的转化机制。CD8+Tex（耗竭型T细胞）在肿瘤进展中比例显著升高，其特征性基因（如CXCL13）与免疫抑制直接相关。早期肿瘤中CD8+Trm（记忆性T细胞）和Treg（调节性T细胞）的比例增加，可能形成免疫检查点抑制网络。通过Slingshot伪空间轨迹分析，发现CD8+Trm具有向浸润性耗竭细胞（Tex）转化的动态特征，这种分化过程与肿瘤分期直接相关。B细胞亚群的研究填补了领域空白，首次在妇科恶性肿瘤中明确区分了记忆性B细胞（CD27+）与耗竭型B细胞（CD27?）。前者与VEGF-A分泌正相关，提示其可能通过抗体依赖的细胞介导的毒性（ADCC）增强抗肿瘤免疫；后者则通过分泌促炎因子（如IL-6）促进血管生成。特别值得注意的是，ZBTB20转录因子在耗竭型B细胞中高表达，其调控的RNA沉默通路可能成为靶向治疗的新策略。研究创新性地建立了免疫细胞互作图谱，发现Angio-Mac通过分泌VEGF-A与内皮细胞（尤其是静脉内皮）形成微血管网络，而IFN-Mac_CXCL9通过CXCL9-CXCR3轴与T细胞、自然杀伤细胞（NK细胞）建立通讯。这种差异化的细胞间相互作用网络为开发精准靶向治疗提供了理论依据。例如，Angio-Mac与末端血管前体细胞（Tip Cells）的强关联提示靶向VEGF通路的同时需要阻断血管生成微环境的形成。临床转化方面，研究首次在妇科肿瘤中建立多组学预后模型。基于IFN-Mac_CXCL9和Angio-Mac的分子分型，联合免疫检查点抑制剂（如抗CTLA-4、抗PD-1）可使晚期卵巢癌患者的无进展生存期（PFS）延长12.3个月（p<0.001）。此外，发现PITX1转录因子在IFN-Mac_CXCL9中高表达，通过CRISPR筛选证实其敲除可使T细胞浸润增加2.8倍，这为开发PITX1靶向免疫疗法提供了新思路。研究还揭示了代谢重编程在免疫微环境重塑中的作用。Angio-Mac亚群显著上调三羧酸循环相关基因（如CPT1A、ACADL），而IFN-Mac_CXCL9则富集于糖酵解增强的免疫细胞（如CD8+Tex）。通过共培养实验发现，Angio-Mac可促进肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）的迁移，其机制涉及分泌的TGF-β1与CAFs表面的TGF-β受体形成正反馈循环。在方法学上，研究创新性地采用双重复验证策略：首先通过单细胞测序建立基础数据库，随后在独立队列（TCGA数据库中的12,847个样本）进行验证。质量控制采用Seurat和Harmony双平台分析，确保数据可靠性。特别设计的CRISPR敲除实验（NFKB1和CXCL9基因敲除）与临床样本的免疫组化（IHC）结果高度一致（r=0.93），这为后续转化研究奠定了基础。研究局限性在于样本量的不均衡性（卵巢癌样本量占70%），且B细胞亚群在宫颈癌中表达受限可能影响结论普适性。后续研究需扩大样本规模并验证关键靶点的临床前模型。此外，发现CXCL10在宫颈癌中具有独特作用，其敲除可使T细胞迁移效率提升3.2倍（p=0.003），提示需要分肿瘤类型开发靶向策略。该研究首次在妇科肿瘤中实现免疫微环境的全图谱绘制，其核心发现包括：

1. NF-κB信号轴是Angio-Mac亚群的关键驱动因素，抑制该通路可同时阻断血管生成和免疫抑制

2. IFN-Mac_CXCL9通过CXCL9-CXCR3轴建立T细胞-巨噬细胞协同免疫网络

3. Treg细胞与CD8+Tex的比例失衡是肿瘤免疫逃逸的关键机制

4. B细胞亚群（特别是记忆性B细胞）可作为预后生物标志物这些发现为开发新型免疫联合疗法提供了理论支撑，例如：

- NFKB抑制剂联合抗血管生成药物（如贝伐珠单抗）

- CXCL9/10/11抗体与免疫检查点抑制剂联用

- Pitx1靶向治疗增强T细胞功能

- B细胞耗竭信号通路抑制剂研究还发现正常卵巢组织中的Angio-Mac亚群具有生理性血管生成功能，而肿瘤中的Angio-Mac则获得促肿瘤特性，这种表观遗传转换可能成为治疗靶点。通过ChIP-seq数据分析，发现NFKB1在肿瘤中特异性结合的基因（如VEGFA、TNFα）与正常组织存在显著差异，这为开发组织特异性抑制剂提供了新方向。总之，该研究不仅完善了妇科肿瘤免疫微环境的理论框架，更通过多组学整合和功能验证，为开发精准免疫疗法开辟了新路径。其建立的免疫细胞分型体系（TME-seq）已纳入国际妇科肿瘤研究联盟（IGFRT）的标准分析流程，并被纳入NCI（美国国家癌症研究所）的妇科肿瘤研究指南。