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这篇综述聚焦胶质母细胞瘤（GBM），探讨空间生物学技术在其研究中的应用。该技术结合单细胞分析与组织架构信息，助力解析肿瘤微环境（TME）。文中阐述了相关技术手段、研究成果，强调其对理解 GBM 生物学特性、开发新疗法的重要意义。
一、引言
胶质母细胞瘤（Glioblastoma）是一种罕见却极具侵袭性的脑瘤，具有肿瘤内异质性、细胞可塑性以及复杂的肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）等特征。尽管对其生物学的理解取得了进展，但治疗选择仍有限，标准治疗多年未变。空间生物学技术的出现和完善，为研究胶质母细胞瘤提供了新视角，有望推动治疗进展。
二、胶质母细胞瘤研究现状
胶质母细胞瘤发病率低但恶性程度高，确诊后患者中位总生存期仅 14.6 个月，1 年和 5 年生存率分别为 41.8% 和 6.8%。目前基于转录组或蛋白质组分析的亚型分类对临床实践影响小，主要因为肿瘤内异质性，不同细胞群表达多种重叠的亚型特征，且细胞具有动态可塑性，会随时间改变肿瘤亚型分类，影响治疗反应。
肿瘤的免疫微环境是 TME 的重要组成部分，其中髓样细胞和 T 细胞是关键角色。髓样细胞多样性大，不遵循传统的 M1（促炎）/M2（抗炎）激活模型，不同亚型在肿瘤不同区域分布，影响治疗效果和患者预后。例如，缺氧区域的巨噬细胞维持免疫抑制环境，促进血管生成；替莫唑胺（Temozolomide）治疗后，髓样细胞比例增加，导致耐药。而肿瘤内 T 细胞数量少，常呈现耗竭表型，这与免疫检查点抑制剂在胶质母细胞瘤治疗中的失败有关。
三、空间生物学技术
空间生物学技术旨在结合高通量单细胞分析优势与组织架构信息，主要包括基于转录组学和蛋白质组学的方法。
转录组学技术分为基于成像和基于测序两类。基于成像的空间转录组学利用高分辨率显微镜，通过原位杂交（In Situ Hybridization，ISH）或原位测序（In Situ Sequencing，ISS）技术直接识别细胞内的 RNA 转录本，如 Vizgen 的 MERSCOPE（MERFISH）、Spatial Genomics 的 Gene Positioning System（seqFISH+）、Nanostring 的 CosMx Spatial Molecular Imager 和 10X Genomics Xenium 平台等，可实现高分辨率的转录本检测。基于测序的空间转录组学则使用下一代测序分析整个转录组，通过带有位置条形码的逆转录引物在阵列捕获点上标记转录的 cDNA，如 10x Genomics 的 Visium 和 Visium HD 平台、STOmics 的 Stereo-seq 平台等。两种方法各有优劣，基于测序的方法更适合发现新靶点，基于成像的方法在已知靶点研究中能提供更详细的细胞内定位信息。
蛋白质组学技术同样包括基于质谱（Mass Spectrometry，MS）和基于免疫荧光的方法。基于 MS 的空间蛋白质组学分为无标记和标记 MS 技术，标记 MS 技术如成像质谱细胞术（Imaging Mass Cytometry，IMC）和质谱成像（Mass Spectral Imaging，MSI），可同时成像多种蛋白质，但激光 / 离子束尺寸限制了分析的灵敏度。基于免疫荧光的空间蛋白质组学使用荧光标记的抗体，通过共聚焦显微镜成像，如 Lunaphore Comet 和 Akoya Biosciences PhenoCycler-Fusion 2.0，能实现高复用性和亚细胞分辨率，但存在组织损伤和荧光干扰等问题。
这些空间生物学技术产生的大量复杂数据需要专业的分析和处理，涉及细胞检测、形态区域定义、细胞表型分析等步骤，通常会借助专门的软件平台和机器学习算法来完成。
四、空间生物学技术在胶质母细胞瘤研究中的应用
空间转录组学研究发现了胶质母细胞瘤中多种不同的转录谱，如与坏死区域相关的反应性缺氧谱，该谱与基因组不稳定性和治疗耐药相关。研究还揭示了不同肿瘤区域的基因表达差异，以及免疫细胞与肿瘤细胞的相互作用，例如缺氧区域富集免疫抑制性巨噬细胞和浸润性单核细胞。
空间蛋白质组学研究通过分析蛋白质表达变化，深入了解胶质母细胞瘤的生物学特性。例如，研究发现不同类型的肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages，TAM）在肿瘤中的分布不同，且免疫细胞的分布与患者生存相关，M1 样巨噬细胞富集的区域与患者生存期延长有关。
多组学方法结合多种技术，更全面地揭示了胶质母细胞瘤的组织复杂性。如结合 Visium10X 和 CODEX 分析，发现细胞组织成具有主导细胞类型或状态的局部环境，并定义了由缺氧驱动的五层空间组织模型。利用 GeoMx 平台研究免疫细胞分布和免疫治疗靶点表达，发现 B7H3（CD276）可能是潜在的免疫治疗靶点。
五、结论与展望
空间生物学技术为胶质母细胞瘤研究提供了丰富信息，有助于深入理解肿瘤生物学特性，识别潜在的预后生物标志物，推动肿瘤分类系统的改进。研究一致表明，缺氧是肿瘤组织的重要驱动因素，影响肿瘤细胞状态和免疫微环境，靶向缺氧可能是优化免疫治疗的关键。
然而，目前空间生物学技术在临床应用中仍面临挑战，如技术复杂、设备试剂昂贵、缺乏标准化流程等。未来需要进一步明确最佳技术模式、相关细胞标记物、分析时间点和比较方法，以实现研究成果的临床转化。同时，要促进技术的广泛应用，确保公平获取，加强临床医生与研究人员的合作，推动胶质母细胞瘤治疗的发展。
