甲状腺癌肿瘤微环境异质性图谱：单细胞RNA测序揭示APOE+巨噬细胞-EMT样CAFs-RBP7+内皮细胞枢纽生态位驱动癌变机制

《npj Precision Oncology》：Comprehensive single-cell RNA analysis reveals intertumoral microenvironment heterogeneity and hub niche of carcinogenesis in thyroid cancer

本研究针对甲状腺癌高度异质性的肿瘤微环境（TME）及分子机制不清的问题，通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术对50例甲状腺癌样本和14例正常组织共405,077个细胞进行解析。研究发现CD4+HSPA1A+T细胞等新型细胞亚群，鉴定出APOE+巨噬细胞、EMT样癌症相关成纤维细胞（CAFs）和RBP7+内皮细胞构成的枢纽生态位，并通过CellChat/NicheNet算法揭示其通过THBS1-CD47、PPIA-BSG等配体-受体对驱动免疫抑制及转移机制。多重免疫组化（mIHC）验证了关键互作空间分布，为靶向TME的精准治疗提供新策略。

　　

甲状腺癌作为最常见的内分泌恶性肿瘤，近年来发病率显著上升，仅中国2022年新发病例就达46.61万例，已成为公共卫生的重要挑战。尽管多数甲状腺癌预后良好，但间变性甲状腺癌（ATC）等亚型具有高度侵袭性，传统治疗效果有限。肿瘤微环境（TME）中的细胞组成和相互作用在癌变过程中扮演关键角色，但由于肿瘤异质性的存在，基于批量测序的研究难以揭示其细胞层面的动态调控网络。

为系统解析甲状腺癌TME的细胞生态系统，研究人员对64例样本（包括乳头状癌、间变性癌、转移淋巴结及正常组织）进行单细胞RNA测序，获得405,077个高质量细胞转录组数据。通过主成分分析（PCA）和均匀流形近似与投影（UMAP）降维聚类，识别出四大细胞群：免疫细胞、内皮细胞、间质细胞和甲状腺细胞。研究进一步发现内皮细胞可划分为8个亚群，间质细胞分为9个亚群，其中End_PLVAP亚群在乳头状癌中特异性富集。

在免疫细胞分析中，T细胞被分为9个亚群，其中CD8⁺PDCD1⁺T细胞在ATC中高表达耗竭相关基因，而CD4⁺CCR7⁺T细胞在乳头状癌中呈现初始表型。尤为重要的是，研究首次在ATC中发现CD4⁺HSPA1A⁺T细胞亚群，该细胞高表达热休克蛋白基因，可能与ATC不良预后相关。

髓系细胞分析显示，APOE⁺巨噬细胞作为M2样肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）在肿瘤样本中显著富集，基因富集分析表明其参与胶原代谢和血管活化过程。细胞通讯分析发现，在ATC中APOE⁺巨噬细胞与CD8⁺PDCD1⁺T细胞之间存在THBS1-CD47、PECAM1-CD38等抑制性配体-受体互作。

研究进一步发现上皮间质转化样癌症相关成纤维细胞（EMT-like CAFs）在转移淋巴结样本中与CD8⁺PDCD1⁺T细胞的互作强度显著上调。除已知的LAMC1-CD44互作外，还鉴定出PPIA-BSG、CLEC2C-KLRB1等新型配体-受体对。

枢纽生态位分析表明，APOE⁺巨噬细胞、EMT样CAFs和RBP7⁺内皮细胞构成多细胞枢纽网络。其中RBP7⁺内皮细胞通过MIF-ACKR3信号促进血管生成，而EMT样CAFs表达的ANGPT2与APOE⁺巨噬细胞上的ITGA5⁺ITGB1⁺受体结合，提示CAFs参与免疫抑制性巨噬细胞的招募。

关键技术方法包括：从GEO数据库获取50例甲状腺癌和14例正常组织的单细胞RNA测序数据；使用Seurat工具进行质量控制、PCA降维和UMAP聚类；通过FindAllMarkers函数鉴定差异表达基因；应用AUCell算法评估通路富集；采用CellChat和NicheNet分析细胞通讯网络；利用多重免疫组化（mIHC）验证空间互作。

研究结论强调，该单细胞转录组图谱首次系统揭示了甲状腺癌TME中枢纽生态位的组成和功能，为理解肿瘤异质性、免疫逃逸和转移机制提供了新视角。鉴定出的关键细胞亚群和信号通路为开发靶向TME的治疗策略奠定了分子基础，对推进甲状腺癌精准医疗具有重要意义。研究成果发表于《npj Precision Oncology》2025年第9卷。