撰文： Candy

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首次从单细胞层面揭示了结直肠神经内分泌肿瘤肝转移患者原发灶和转移灶的细胞和分子特征差异，识别出特定的细胞亚群和受体 - 配体相互作用 。

神经内分泌肿瘤（ NETs ）起源于散布在神经内分泌系统的特殊分泌细胞，临床表现多样。近年来， NETs 的诊断数量呈上升趋势，其中结直肠是 NETs 的高发部位。然而，相当比例的结直肠神经内分泌肿瘤（ CRNET ）患者会出现远处转移，肝脏是最常见的转移位点。在癌症研究领域，结直肠神经内分泌肿瘤伴肝转移（ CRNELM ）因其复杂的病理机制和较差的预后，一直是临床治疗和基础研究的重点关注对象。

近期，中国医学科学院肿瘤医院赵宏教授团队在《 Molecular Cancer 》杂志上发表的一项重要研究 “ Comprehensive single-cell atlas of colorectal neuroendocrine tumors withliver metastases: unraveling tumor microenvironment heterogeneity betweenprimary lesions and metastases ” ，通过单细胞 RNA 测序等多组学技术，构建了 CRNELM 患者的单细胞图谱，深入揭示了原发灶（ PL ）和肝转移灶（ LM ）肿瘤微环境（ TME ）的异质性，为该疾病的治疗提供了新的思路和潜在靶点。

1 、单细胞水平的肿瘤微环境全貌

通过单细胞 RNA 测序对 CRNELM 患者的 PL 和 LM 进行分析，经过严格的样本质量控制、批次效应校正、降维和聚类，成功识别出八个主要细胞簇。进一步分析发现，上皮细胞、浆细胞、内皮细胞和肥大细胞在 PL 中更为丰富，而 T/NK 细胞、髓系细胞、成纤维细胞和 B 细胞在 LM 中占比更高。

这表明肿瘤的解剖位置对细胞亚群分布产生影响，进而可能导致不同的功能表型。这一结果与先前关于结直肠癌肝转移的研究相呼应，凸显了这些细胞变化在 LM 进展中的重要意义。

图 1. CRNELM 患者 PL 和 LM 的单细胞景观

2 、 T 、 NK 和 NKT 细胞在 LMs 的 TME 中朝向应激样表型重编程

对 T 、 NK 和 NKT 细胞进行深入分析，发现它们在 LM 的 TME 中呈现出向应激样表型的重编程。研究人员将这些细胞重新聚类为多个亚群，不同亚群具有独特的基因表达特征。例如， GPR183_CD8_Tm 和 GZMK_CD8_Tem 细胞高表达淋巴细胞成熟相关基因和抗肿瘤免疫反应相关基因； HSPA6_CD8_Tstr 和 HSPA6_NK 细胞则显著上调热休克蛋白相关基因。

通过比较 LM 和 PL 来源的免疫细胞，发现 LM 来源的 CD8 + T 细胞、 NK 细胞和 NKT 细胞在激活、应激和抑制评分上显著升高，而细胞毒性评分降低。伪时间分析揭示了这些细胞的分化轨迹及在 PL 和 LM 中的动态变化差异，且应激评分与激活、抑制评分呈正相关，与细胞毒性评分呈负相关。这一系列结果表明， LM 中 T 、 NK 和 NKT 细胞向应激样表型的转变可能是免疫抑制和耗竭增强的关键因素。

图 2. CRNELM 患者 PL 和 LM 之间 T 、 NK 和 NKT 细胞的表征

3 、在 LM 的 TME 中， B 细胞重编程为应激样表型

对 B 细胞和浆细胞的分析显示，它们在 LM 的 TME 中同样发生了向应激样表型的重编程。研究人员将其重新聚类为 NR4A2_Bn 、 IgA_PCs 和 IgG_PCs 等亚群。 NR4A2_Bn 细胞高表达与人类白细胞抗原（ HLA ）复合物相关的基因和 CXCR4 ，提示其具有免疫反应和促纤维化、促炎的功能； IgA_PCs 和 IgG_PCs 则高表达免疫球蛋白编码基因，其中 IgG_PCs 的存在表明 PL 中存在较强的体液免疫反应。

Ro/e 和比例分析表明 NR4A2_Bn 细胞在 LM 中更常见，而 IgA_PCs 和 IgG_PCs 主要分布在 PL 中。功能富集分析发现不同亚群参与不同的信号通路，且 LM 来源的 B 细胞应激评分显著高于 PL 来源的 B 细胞，伪时间分析显示 B 细胞在 LM 中应激评分随时间增加，而在 PL 中无明显变化。

图 3. CRNELM 患者 PL 和 LM 之间 B 细胞和浆细胞的表征

4 、 CRNELM 的 PL 和 LM 中髓系细胞的亚群特征与功能差异

对髓系细胞进行深入剖析，重新聚类得到 STMN1_Macro 、 APOE_Macro 、 MARCO_Macro 等多个亚群。各亚群具有独特的基因表达特征，如 APOE_Macro 高表达脂质代谢相关基因， STMN1_Macro 高表达增殖标记基因。 Ro/e 分析和比例分析表明， CCL5_Neu 、 FCGR3B_Neu 等亚群在 LM 中显著富集，而 APOE_Macro 、 STMN1_Macro 和 FCN1_Mono 的分布趋势则相反。功能分析显示， FCGR3B_Neu 和 CCL5_Neu 与细菌防御和中性粒细胞趋化相关通路有关。

MARCO_Macro 在 M1 极化、 M2 极化和吞噬作用评分方面表现突出， STMN1_Macro 的血管生成评分最高； DCs 中， CLEC9A_DC 的激活评分最高， CD1C_DC 的迁移和耐受评分最高。比较 LM 和 PL 来源的巨噬细胞和 DCs 发现， LM 中的巨噬细胞具有更高的 M2 极化和吞噬作用评分，而 PL 中的 DCs 在激活、迁移和耐受评分上更高，这表明 LM 的 TME 以 M2 极化巨噬细胞为特征，而 PL 的 TME 中激活的 DC 细胞更多，可能具有更强的抗原呈递功能。

图 4. CRNELM 患者 PL 和 LM 之间髓系细胞的表征

5 、 LM 的特征是存在活化和 ECM 重塑成纤维细胞

对成纤维细胞进行聚类分析，识别出 COLEC11_mCAFs 、 CFD_iCAFs 等五个不同的细胞簇。 COLEC11_mCAFs 高表达编码 I 型和 III 型胶原蛋白的基因以及 CTHRC1 ，提示其在细胞外基质（ ECM ）重塑和肿瘤免疫逃逸中的作用。 Ro/e 和比例分析显示， COLEC11_mCAFs 和 RGS5_pericytes 在 LM 中显著富集，而 CFD_iCAFs 和 F3_telocytes 在 PL 中更为常见。

富集分析表明， COLEC11_mCAFs 参与 ECM 调节相关通路， RGS5_pericytes 与肿瘤血供相关通路有关， CFD_iCAFs 则在免疫激活和免疫反应调节通路中具有较强活性。进一步分析发现， LM 中的成纤维细胞 ECM 评分更高，而炎症、血管发育、脂质过程和抗原呈递评分较低，表明 LM 的 TME 中存在大量参与 ECM 重塑的激活成纤维细胞，可能推动肿瘤的生长和进展。

图 5. CRNELM 患者 PL 和 LM 之间成纤维细胞的表征

6 、在 LM 位点具有更活化和侵袭性表型的恶性上皮细胞

通过染色体拷贝数变异（ CNV ）分析，将上皮细胞分为正常上皮细胞（ NCs ）、 LM 恶性上皮细胞（ LM_MCs ）和 PL 恶性上皮细胞（ PL_MCs ）。 PROGENy 评分显示， LM_MCs 与 JAK - STAT 、 VEGF 等多个肿瘤侵袭和转移相关通路的激活呈强正相关，而 PL_MCs 则激活 PI3K 、 NF κ B 等不同的通路，这表明 PL 和 LM 中的恶性上皮细胞激活不同的癌症相关通路，可能导致其增殖和侵袭特征的差异。

比较恶性生物学行为相关的特征评分发现，除 DNA 修复和细胞周期外， LM_MCs 的大多数评分显著高于 PL_MCs ，表明其具有更强的恶性潜能。 Monocle 分析揭示了上皮细胞从 NCs 到 LM_MCs 或 PL_MCs 的分化轨迹，以及在这一过程中基因表达和相关通路的动态变化，显示 LM_MCs 在肿瘤进展过程中逐渐获得转移特性。

图 6. CRNELM 患者 PL 和 LM 之间上皮细胞的表征

7 、 COLEC11_mCAFs 的关键作用及细胞间通讯

应用 Augur 算法和 Spearman 相关分析发现， COLEC11_mCAFs 在 LM 中的反应评分最高，且与 LM_MCs 呈显著正相关，而在 PL 中与 PL_MCs 无显著正相关。 CSOmap 分析进一步证实了 COLEC11_mCAFs 与 LM_MCs 在 LM 中的紧密关联。通过 Commpath 分析细胞间通讯发现， COLEC11_mCAFs 与 LM_MCs 之间存在独特的受体 - 配体相互作用和激活通路，与 PL_MCs 的相互作用则有所不同。

此外，还发现了以 COLEC11_mCAFs 或恶性上皮细胞为上游， RGS5_pericytes 为中间连接，免疫细胞为下游的细胞通讯网络，且 LM 和 PL 中的信号传导存在差异，针对 LM 中独特的受体或配体可能成为调节细胞通讯和免疫反应的潜在治疗靶点。

图 7. COLEC11_mCAFs 在支持 LM 站点的 TME LM_MCs 方面发挥着关键作用

8 、通过 ST 分析、大量 RNA 测序和 mIHC/IF 进行验证分析

通过整合单细胞 RNA 测序与空间转录组数据，精确描绘了不同细胞亚群在 TME 中的空间分布模式。发现 COLEC11_mCAFs 在 LM 中的丰度高于 PL ，这一结果通过基于特定基因集的评分计算、 GEO 数据库中两个独立数据集的批量 RNA 测序分析以及 mIHC/IF 实验得到进一步验证。

同时，研究人员还对 HSPA6_CD8_Tstr 和 HSPA6_NK 这两种具有应激样表型的细胞进行验证，结果表明它们在 LM 中的丰度也更高。尽管在泛 NET 队列中， HSPA6_CD8_Tstr 和 HSPA6_NK 的比例与生存结局无显著关联，但这些发现进一步支持了研究中关于细胞亚群分布和功能的结论。

图 8. 通过空间转录组学分析、大量 RNA 测序数据集和多重免疫组织化学 / 免疫荧光 （ mIHC/IF ） 分析对 COLEC11_mCAF 进行多维验证

该研究首次从单细胞层面揭示了结直肠神经内分泌肿瘤肝转移患者原发灶和转移灶的细胞和分子特征差异，识别出特定的细胞亚群和受体 - 配体相互作用，这些发现有助于解释 TME 的差异并支持转移性肿瘤细胞的生长。研究结果为 CRNELM 的治疗提供了潜在的治疗靶点和改进管理策略的思路，有望推动 CRNELM 临床治疗的进步，但仍需进一步研究来验证这些发现并将其转化为临床实践。

教授介绍

赵宏，医学博士，主任医师，博士研究生导师。现任中国医学科学院肿瘤医院肝胆外科副主任，中国医学科学院消化系统肿瘤药物基因编辑筛选与研发重点实验室主任。第十四届全国政协委员，提案审查委员会委员。获教育部“长江学者”特聘教授，“百千万人才工程”国家级人选，国家有突出贡献中青年专家等荣誉或称号。担任中国医促会常务理事、中国医促会肿瘤免疫治疗学分会主任委员、中国医促会神经内分泌肿瘤分会秘书长等多项重要学术任职。

参考文献

Deng, Y., Chen, Q., Guo, C., Chen, J., Li, X., Li, Z., Zhang, Y., Zhao, J.,Zhou, J., Cai, J., Yan, T., Wang, X., Bi, X., Huang, Z., & Zhao, H. (2025).Comprehensive single-cell atlas of colorectal neuroendocrine tumors with livermetastases: unraveling tumor microenvironment heterogeneity between primarylesions and metastases. Molecular cancer, 24(1), 28.