黑色素瘤脑转移瘤的肿瘤异质性深度解析：空间转录组学与多区域测序揭示个体化治疗新靶点

研究人员针对黑色素瘤脑转移（MBM）的高度异质性难题，整合空间转录组学（ST）与多组学测序技术，对4例患者样本进行深度解析。研究发现免疫治疗患者呈现EMT、IFN-γ信号通路激活特征，并首次在蛋白层面揭示关键肿瘤标志物的区域异质性，为个体化治疗策略开发提供重要依据。

　　

黑色素瘤脑转移（Melanoma Brain Metastasis, MBM）是晚期黑色素瘤患者的主要死因，尽管免疫检查点抑制剂（ICIs）和靶向治疗显著改善了预后，但高达60%的患者仍会发生脑转移。这些肿瘤表现出惊人的异质性——不仅不同患者间存在差异（intertumor heterogeneity），同一患者肿瘤内部也存在显著差异（intratumor heterogeneity, ITH）。这种复杂性导致现有治疗方案疗效有限，患者中位生存期仅4-6个月。更棘手的是，传统基因组分析难以捕捉肿瘤微环境（TME）中恶性细胞与免疫/基质细胞的动态互作，而蛋白层面的异质性研究更是匮乏。

瑞典斯德哥尔摩地区伦理审查委员会（Regional Ethical Review Board in Stockholm）的Nidhi Sharma团队在《Translational Oncology》发表了一项突破性研究。他们创新性地将10x Genomics Visium空间转录组学（ST）与多区域全外显子测序（WES）、TMT标记定量蛋白质组学和转录组测序相结合，对4例MBM患者的12个肿瘤区域进行全景式解析。研究不仅绘制了MBM的空间细胞图谱，还首次在蛋白层面系统揭示了治疗响应相关的分子特征。

关键技术包括：1）从手术新鲜冻存样本获取多区域组织进行ST分析（10μm切片）；2）采用TMT16plex标记定量7732种蛋白质；3）基于SpaCET算法解卷积ST数据中的11种细胞类型；4）通过WES检测体细胞突变并计算肿瘤突变负荷（TMB）；5）使用CIBERSORTx估算bulk数据中的免疫细胞浸润。

空间转录组映射MBM组织架构
通过ST分析发现：免疫治疗患者（P2/P4）富含B细胞/浆细胞、髓系细胞和T细胞，而放疗患者P1和未治疗患者P3则呈现癌症相关成纤维细胞（CAFs）富集。细胞互作网络显示，恶性细胞与CAFs/髓系细胞形成特定空间共定位模式，这种"细胞邻里关系"可能影响治疗响应。

多组学揭示治疗特异性特征
蛋白-转录组联合分析显示：免疫治疗患者显著激活JAK-STAT、IFN-γ和EMT通路，其中HLA-DRA、CD74等抗原呈递蛋白与CD8⁺T细胞浸润正相关。值得注意的是，CAFs高浸润区域同时高表达COL1A1、MMP2等ECM重塑蛋白，提示其可能通过物理屏障作用限制免疫细胞渗透。

基因组异质性图谱
WES检测到患者间差异显著的突变谱：P2（BRAF^V600E突变）富集MAPK通路变异（KSR1、EGFR），而P4则携带独特的胶原代谢基因（COL18A1）突变。引人注目的是，所有患者均发现MDM4、NOTCH3等表观调控因子的新发变异，这些可能成为耐药的新机制。

蛋白网络揭示关键靶点
PPI分析鉴定出患者特异性蛋白模块：P1以OSMR、WWTR1为核心的ER应激网络；P2的T细胞受体信号簇（LCK、ZAP70）；P4的补体-凝血级联通路（C3、FGA）。这些模块与ST鉴定的空间特征高度一致，例如P4的补体蛋白主要定位于肿瘤-脑界面区。

这项研究首次实现了MBM在空间、基因组和蛋白组三个维度的整合解析。其核心价值在于：1）证实CAFs和EMT通路是免疫治疗耐药的关键介质；2）发现蛋白层面的异质性比转录组更显著，提示仅依赖基因组数据可能遗漏重要靶点；3）建立的ST-多组学分析流程（已开源GitHub）为临床样本的精准分型提供新工具。尽管样本量限制结论的普适性，但研究揭示的MYC-MITF调控轴失衡、神经内分泌信号缺失等发现，为后续开发针对MBM微环境的新型联合疗法指明了方向。