单细胞转录组解析ER阳性乳腺癌原发灶与转移灶的恶性细胞状态及肿瘤微环境异质性

本研究通过单细胞RNA测序技术，系统揭示了ER阳性乳腺癌原发与转移病灶中恶性细胞状态及肿瘤微环境（TME）的动态重塑。团队分析了23例患者样本，发现转移灶中CCL2+巨噬细胞、耗竭性细胞毒性T细胞和FOXP3+调节性T细胞共同构建免疫抑制微环境，而原发灶中TNF-α/NF-κB通路激活提示潜在治疗靶点。该研究为理解乳腺癌转移机制提供了单细胞层面的新见解。

　　

乳腺癌作为女性最高发的恶性肿瘤，其致命性主要源于转移阶段的高死亡率。尽管早期患者5年生存率超过90%，一旦发生远处转移，生存率骤降至25%左右。这种巨大的预后差异背后，隐藏着从原发灶到转移灶演变过程中肿瘤微环境（TME）的复杂重构机制。然而，传统批量测序技术难以解析这种动态变化中不同细胞群体的特异性贡献，特别是对于占乳腺癌70%的雌激素受体阳性（ER+）亚型，其转移过程的单细胞图谱仍存在重大知识空白。

为攻克这一难题，Furkan Ozmen、Tugba Y. Ozmen等研究者联合美国俄勒冈健康与科学大学团队，在《npj Breast Cancer》发表了突破性研究。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术分析23例ER+乳腺癌患者（12例原发灶/11例转移灶）的99,197个细胞，结合拷贝数变异（CNV）分析、细胞通讯网络建模等前沿方法，首次系统描绘了ER+乳腺癌转移过程中的单细胞生态演变图谱。研究特别关注了肝、骨、淋巴结等多器官转移灶的微环境特征，并利用SCENIC算法构建基因调控网络，通过CellChat解析细胞间通讯模式。

关键技术方法

研究采用标准化流程处理来自不同转移部位（肝、骨、淋巴结等）的活检样本，通过10x Genomics平台完成单细胞文库构建。利用InferCNV和CaSpER算法鉴定恶性细胞，采用SCANVI整合批次效应，CellTypist进行细胞注释。通过PROGENy分析通路活性，CellChat解析细胞互作，并应用METABRIC数据库的整合聚类（IntClust）系统进行分子分型。所有分析均使用OHSU和堪萨斯大学医学中心IRB批准的样本。

恶性细胞的基因组与表观重塑

CNV分析揭示转移灶恶性细胞在1、6、11号染色体呈现显著变异，且拷贝数变异评分（CNV score）显著高于原发灶（p<0.001）。转移细胞表现出更高的瘤内转录异质性（ITHGEX），并富集更具侵袭性的IntClust1/2/9亚型——这些亚型特征性地携带MYC癌基因扩增（8q24区）和基因组不稳定性。转录因子调控网络显示，转移细胞中HOXC13、GATA2等促转移因子活性升高，而原发细胞中ETS2、KLF6等抑癌相关因子占主导。值得注意的是，原发灶恶性细胞特异性激活TNF-α/NF-κB通路，该特征在TCGA数据中与较好预后相关；而转移灶则转向JAK-STAT和干扰素应答通路。

免疫微环境的时空演变

髓系细胞分析显示，原发灶富含FOLR2⁺/CXCR3⁺促炎巨噬细胞，而转移灶中CCL2⁺/SPP1⁺促肿瘤巨噬细胞比例增加3.2倍（p<0.05）。这些巨噬细胞通过FN1/COL1A1等配体增强细胞外基质（ECM）重塑，并逆向调控T细胞——转移灶中巨噬细胞向Treg细胞和CD8⁺ T细胞的信号输出强度提升40%。淋巴系细胞呈现更显著的耗竭特征：转移灶中CD8⁺耗竭T细胞（LAG3⁺/TIGIT⁺）增加2.8倍，FOXP3⁺ Tregs增加2.1倍，且伴随CD16⁺ NK细胞向CD56⁺亚型的转化。单细胞代谢分析发现，转移灶T细胞从糖酵解转向脂肪酸氧化，这种代谢重编程可能加剧其功能耗竭。

基质细胞的重构特征

基质细胞分析揭示转移灶中抗原呈递CAFs（apCAFs）减少70%，而基质CAFs（mCAFs）增加3.5倍，后者高表达MMP2/9等侵袭相关基因。血管周细胞（Pericytes）在转移灶中显著扩增，其DLX5调控子活性升高2.7倍（p<0.001），可能通过调控MMPs促进转移定植。细胞通讯网络显示，转移灶中成纤维细胞通过整合素-胶原信号建立自促进网络，形成物理性免疫屏障。

这项研究首次在多器官转移背景下揭示了ER+乳腺癌的单细胞演化规律：从原发灶的免疫活化状态，逐步演变为转移灶的"三重免疫抑制"模式——即髓系细胞的促肿瘤极化、淋巴细胞的代谢耗竭、以及基质细胞的物理屏障构建。该发现为ER+乳腺癌的转移预测提供了CNV评分、IntClust分型等新型生物标志物，并提示TNF-α/NF-κB通路激活可能作为原发灶免疫治疗的增效靶点。研究建立的单细胞数据库为后续机制研究提供了宝贵资源，其揭示的CCL2/CCR2轴、DLX5-MMP轴等关键靶点，为开发针对转移微环境的联合治疗策略指明了新方向。