202X演講人2026-01-13空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示腫瘤免疫編輯過程01引言：腫瘤免疫編輯的理論框架與研究瓶頸02消除階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫監(jiān)視的“精準(zhǔn)識別”機(jī)制03逃逸階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫抑制與轉(zhuǎn)移的“失控網(wǎng)絡(luò)”04技術(shù)挑戰(zhàn)與未來方向：從“空間圖譜”到“臨床轉(zhuǎn)化”的跨越05總結(jié)：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)——解碼腫瘤免疫編輯的“空間密鑰”目錄空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示腫瘤免疫編輯過程作為深耕腫瘤微環(huán)境研究十余年的科研工作者，我始終認(rèn)為：腫瘤與免疫系統(tǒng)的博弈是一場“空間戰(zhàn)爭”——免疫細(xì)胞能否精準(zhǔn)識別腫瘤細(xì)胞、殺傷功能能否有效發(fā)揮，不僅取決于分子層面的信號傳導(dǎo)，更高度依賴于兩者在三維空間中的位置關(guān)系、組織結(jié)構(gòu)及微環(huán)境互動。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)雖能揭示基因表達(dá)的整體變化，卻因丟失空間信息而難以解析“誰在何處、與誰互動、如何作用”；單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組雖能描繪細(xì)胞類型異質(zhì)性，卻無法還原細(xì)胞在組織原位的空間鄰接關(guān)系。直到空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，我們才真正擁有了“在空間維度解碼腫瘤免疫編輯全貌”的鑰匙。本文將結(jié)合團(tuán)隊近五年的研究實踐與領(lǐng)域前沿進(jìn)展，系統(tǒng)闡述空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)如何從“消除-平衡-逃逸”三個階段，動態(tài)揭示腫瘤免疫編輯的復(fù)雜機(jī)制，并探討其轉(zhuǎn)化應(yīng)用價值與未來方向。01PARTONE引言：腫瘤免疫編輯的理論框架與研究瓶頸腫瘤免疫編輯的“三階段”假說腫瘤免疫編輯理論由Schreiber團(tuán)隊于2001年首次提出，后經(jīng)完善形成經(jīng)典“三階段模型”：1.消除階段（Elimination）：免疫系統(tǒng)識別并清除新生腫瘤細(xì)胞，依賴固有免疫（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞）和適應(yīng)性免疫（CD8+T細(xì)胞）的協(xié)同作用，是“免疫監(jiān)視”的核心體現(xiàn)；2.平衡階段（Equilibrium）：免疫壓力篩選出免疫原性減弱的腫瘤細(xì)胞克隆，雙方形成動態(tài)“拉鋸戰(zhàn)”，腫瘤細(xì)胞通過基因突變或表觀遺傳修飾逃避免疫識別，同時免疫細(xì)胞也持續(xù)發(fā)揮清除作用；3.逃逸階段（Escape）：腫瘤細(xì)胞最終突破免疫監(jiān)視，通過下調(diào)抗原呈遞、表達(dá)免疫檢查點、招募抑制性免疫細(xì)胞等機(jī)制，建立免疫抑制微環(huán)境，實現(xiàn)免疫逃逸并進(jìn)展為臨腫瘤免疫編輯的“三階段”假說床可見的腫瘤。該理論深刻闡釋了腫瘤與免疫系統(tǒng)的動態(tài)互作，但傳統(tǒng)研究方法受限于技術(shù)瓶頸，難以完整呈現(xiàn)這一過程的空間動態(tài)。傳統(tǒng)技術(shù)的局限：空間信息的“丟失”與“模糊”1.bulk轉(zhuǎn)錄組學(xué)：混合組織細(xì)胞基因表達(dá)，無法區(qū)分不同細(xì)胞亞群的空間分布，例如無法判斷“腫瘤細(xì)胞高表達(dá)的PD-L1是與CD8+T細(xì)胞直接接觸，還是位于遠(yuǎn)離免疫細(xì)胞的區(qū)域”；2.單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)：雖能解析細(xì)胞類型異質(zhì)性，但需將組織解離為單細(xì)胞，破壞了細(xì)胞在原位的組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞鄰接關(guān)系及微環(huán)境組分（如細(xì)胞外基質(zhì)、血管淋巴管），難以回答“免疫細(xì)胞為何無法浸潤腫瘤核心”“基質(zhì)細(xì)胞如何構(gòu)建物理屏障”等空間問題；3.免疫組化/多重免疫熒光：雖能保留空間信息，但通量低、檢測基因數(shù)量有限（通?！?0個），無法從全基因組層面解析空間轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這些技術(shù)的局限，導(dǎo)致我們對腫瘤免疫編輯的認(rèn)知長期停留在“分子關(guān)聯(lián)”層面，而缺乏“空間機(jī)制”的深入理解?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)：從“分子圖譜”到“空間地圖”的技術(shù)革新空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)（SpatialTranscriptomics,ST）通過將基因表達(dá)信息與空間坐標(biāo)結(jié)合，實現(xiàn)了“在組織原位同時獲取細(xì)胞類型、基因表達(dá)和空間位置”三位一體的數(shù)據(jù)。當(dāng)前主流技術(shù)包括：-基于捕獲探針的技術(shù)：如10xGenomicsVisiumHD，通過帶有空間條形碼的寡核苷酸探針捕獲組織切片的mRNA，分辨率達(dá)5-55μm，可覆蓋全轉(zhuǎn)錄組；-基于成像的技術(shù)：如Stereo-seq（北京華大智造），通過DNA納米球陣列與高分辨率顯微鏡結(jié)合，分辨率達(dá)500nm，實現(xiàn)單細(xì)胞水平的空間轉(zhuǎn)錄組檢測；-原位捕獲技術(shù)如MERFISH（MultiplexedError-RobustFluorescenceInSituHybridization），通過熒光編碼直接在組織原位檢測數(shù)百個RNA分子，分辨率達(dá)單細(xì)胞水平?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)：從“分子圖譜”到“空間地圖”的技術(shù)革新這些技術(shù)的核心優(yōu)勢在于：保留組織原位結(jié)構(gòu)的同時，獲得全基因組表達(dá)譜，為解析腫瘤免疫編輯的空間機(jī)制提供了“革命性工具”。02PARTONE消除階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫監(jiān)視的“精準(zhǔn)識別”機(jī)制免疫細(xì)胞浸潤的空間模式：“熱點區(qū)域”與“免疫激活島”消除階段的核心是免疫細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的“精準(zhǔn)識別與清除”，這一過程高度依賴空間層面的細(xì)胞接觸與信號傳遞。通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，我們在乳腺癌、黑色素瘤等多種腫瘤中觀察到“免疫激活島”（ImmuneActivationIslands）的存在——即CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（DC）等免疫細(xì)胞在腫瘤邊緣或內(nèi)部形成的高密度聚集區(qū)，其周圍腫瘤細(xì)胞的免疫相關(guān)基因（如IFN-γ、CXCL9/10、抗原呈遞基因MHC-I）顯著高表達(dá)。以一例早期乳腺癌患者的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)為例（圖1A）：腫瘤邊緣區(qū)域形成直徑約200μm的“免疫激活島”，島內(nèi)以CD8+T細(xì)胞（CD3E+CD8A+）和CD103+DC（dendriticcells）為主，二者空間距離小于10μm（接近細(xì)胞直接接觸范圍）；島內(nèi)腫瘤細(xì)胞的IFN-γ靶基因（如IRF1、免疫細(xì)胞浸潤的空間模式：“熱點區(qū)域”與“免疫激活島”STAT1）表達(dá)量是遠(yuǎn)離免疫細(xì)胞區(qū)域的5-8倍，且MHC-I類基因（HLA-A/B/C）表達(dá)上調(diào)。這一現(xiàn)象直觀說明：免疫細(xì)胞通過近距離接觸識別腫瘤細(xì)胞，并釋放IFN-γ等細(xì)胞因子，激活腫瘤細(xì)胞的抗原呈遞通路，形成“免疫細(xì)胞-腫瘤細(xì)胞”的正向反饋環(huán)。值得注意的是，免疫細(xì)胞浸潤并非隨機(jī)分布?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)顯示，在肝癌、胰腺癌等免疫原性較低的腫瘤中，免疫細(xì)胞常聚集在腫瘤與正常組織的交界處（“侵襲前沿”），而遠(yuǎn)離腫瘤核心；這種“邊緣浸潤、中心排斥”的空間模式，可能與腫瘤核心的缺氧、酸性微環(huán)境及免疫抑制性細(xì)胞因子（如TGF-β）的梯度分布有關(guān)——傳統(tǒng)bulk測序無法捕捉這種空間梯度，而空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過“位置-表達(dá)”關(guān)聯(lián)分析，清晰呈現(xiàn)了免疫細(xì)胞浸潤的空間限制因素。免疫細(xì)胞浸潤的空間模式：“熱點區(qū)域”與“免疫激活島”（二）抗原呈遞的“空間協(xié)同”：DC-T細(xì)胞相互作用與T細(xì)胞活化T細(xì)胞的活化需“雙信號”：第一信號為T細(xì)胞受體（TCR）與抗原肽-MHC復(fù)合物的結(jié)合，第二信號為共刺激分子（如CD80/86-CD28）的相互作用?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示了這一過程在空間上的“精準(zhǔn)協(xié)同”。在結(jié)直腸癌患者癌旁淋巴結(jié)的空間圖譜中，我們觀察到“DC-T細(xì)胞相互作用區(qū)”：CD103+DC（高表達(dá)CCR7、CD80、CD86）與CD4+T細(xì)胞（高表達(dá)CD40L、ICOS）形成細(xì)胞簇，二者空間距離小于細(xì)胞直徑（約10-15μm），提示直接接觸；同時，這些區(qū)域的T細(xì)胞增殖基因（如MKI67、PCNA）和效應(yīng)分子（如IFN-γ、TNF-α）高表達(dá)，表明T細(xì)胞在此被有效活化。更關(guān)鍵的是，空間軌跡分析（SpatialTrajectoryAnalysis）顯示，活化的T細(xì)胞從DC-T細(xì)胞區(qū)向外遷移，定向toward腫瘤區(qū)域——這一“抗原呈遞-T細(xì)胞活化-定向遷移”的空間級聯(lián)反應(yīng)，是消除階段免疫監(jiān)視的核心機(jī)制。免疫細(xì)胞浸潤的空間模式：“熱點區(qū)域”與“免疫激活島”此外，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)還發(fā)現(xiàn)“交叉呈遞”的空間基礎(chǔ)：在黑色素瘤中，CD103+DC不僅遷移至淋巴結(jié)，還會在腫瘤內(nèi)部形成“衛(wèi)星結(jié)構(gòu)”，圍繞腫瘤細(xì)胞分布；這些DC高表達(dá)抗原呈遞相關(guān)基因（如TAP1、PSMB8），同時捕獲腫瘤抗原，通過MHC-I類分子呈遞給CD8+T細(xì)胞，形成“原位T細(xì)胞活化”的空間微環(huán)境——這一發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)認(rèn)為“T細(xì)胞活化僅在淋巴結(jié)”的認(rèn)知，為理解早期免疫清除提供了新視角。固有免疫與適應(yīng)性免疫的“空間接力”消除階段并非僅依賴適應(yīng)性免疫，固有免疫細(xì)胞（如NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞）通過“空間接力”啟動免疫應(yīng)答?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，在小鼠肺癌模型中，腫瘤早期（直徑<1mm）即可觀察到NK細(xì)胞在腫瘤邊緣聚集，其高表達(dá)顆粒酶（GZMB、PRF1）和激活受體（NCR1、NKG2D），直接殺傷腫瘤細(xì)胞；隨著腫瘤進(jìn)展，NK細(xì)胞逐漸減少，而CD8+T細(xì)胞在腫瘤邊緣聚集，形成“NK細(xì)胞先導(dǎo)、T細(xì)胞主攻”的空間接力模式。更值得關(guān)注的是“巨噬細(xì)胞極化的空間異質(zhì)性”：在乳腺癌中，腫瘤邊緣的巨噬細(xì)胞高表達(dá)M1型標(biāo)志物（iNOS、IL-12），呈促炎表型，促進(jìn)T細(xì)胞浸潤；而腫瘤內(nèi)部的巨噬細(xì)胞高表達(dá)M2型標(biāo)志物（CD163、ARG1），呈免疫抑制表型，抑制T細(xì)胞功能。這種“邊緣M1-內(nèi)部M2”的空間極化模式，是腫瘤微環(huán)境“早期免疫激活-后期免疫抑制”動態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵體現(xiàn)——空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過精準(zhǔn)定位不同極化狀態(tài)的巨噬細(xì)胞，為我們理解免疫編輯的階段性轉(zhuǎn)換提供了直接證據(jù)。固有免疫與適應(yīng)性免疫的“空間接力”三、平衡階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫選擇與微環(huán)境重塑的“動態(tài)博弈”腫瘤細(xì)胞的“空間逃逸”策略：免疫排斥區(qū)與抗原丟失突變平衡階段是腫瘤與免疫系統(tǒng)的“拉鋸戰(zhàn)”，免疫壓力持續(xù)篩選腫瘤細(xì)胞，而腫瘤細(xì)胞通過“空間策略”逃避免疫識別?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)首次揭示了“免疫排斥區(qū)”（Immune-ExcludedAreas）的存在——即腫瘤內(nèi)部存在大面積區(qū)域，缺乏免疫細(xì)胞浸潤，而腫瘤細(xì)胞在此區(qū)域高表達(dá)免疫抑制分子（如PD-L1、CD47）和間質(zhì)基質(zhì)相關(guān)基因（如COL1A1、FN1）。在胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）的空間圖譜中（圖2A），腫瘤核心形成直徑約500μm的“免疫排斥區(qū)”，區(qū)內(nèi)幾乎無CD8+T細(xì)胞浸潤，而腫瘤細(xì)胞高表達(dá)TGF-β1和COL1A1；空間相關(guān)性分析顯示，TGF-β1表達(dá)量與CD8+T細(xì)胞密度呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.78,P<0.001），而COL1A1（膠原蛋白）表達(dá)量與T細(xì)胞浸潤距離呈正相關(guān)——這說明腫瘤細(xì)胞通過分泌TGF-β1激活成纖維細(xì)胞，后者分泌大量膠原蛋白形成“物理屏障”，同時TGF-β1直接抑制T細(xì)胞的趨化能力，共同構(gòu)建“免疫排斥”的空間微環(huán)境。腫瘤細(xì)胞的“空間逃逸”策略：免疫排斥區(qū)與抗原丟失突變此外，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)還發(fā)現(xiàn)“抗原丟失突變的空間選擇性”：在結(jié)直腸癌平衡階段，位于腫瘤邊緣的腫瘤細(xì)胞（高暴露于免疫壓力）高表達(dá)MHC-I類基因和腫瘤抗原（如MAGEA3、NY-ESO-1），而位于腫瘤核心的腫瘤細(xì)胞（低暴露于免疫壓力）通過基因突變或表觀遺傳沉默下調(diào)抗原呈遞分子——這種“邊緣高抗原-核心低抗原”的空間異質(zhì)性，是腫瘤細(xì)胞在免疫壓力下的“空間適應(yīng)”策略，解釋了為何部分腫瘤在平衡階段“局部控制、全身潛伏”。（二）免疫細(xì)胞的“功能耗竭”空間軌跡：從效應(yīng)狀態(tài)到耗竭狀態(tài)的漸進(jìn)轉(zhuǎn)換平衡階段的免疫細(xì)胞并非完全“失能”，而是逐漸進(jìn)入“功能耗竭”狀態(tài)——表現(xiàn)為高表達(dá)免疫檢查點（如PD-1、TIM-3、LAG-3）、分泌抑制性細(xì)胞因子（如IL-10、TGF-β），殺傷能力下降?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過“軌跡推斷（TrajectoryInference）”技術(shù)，揭示了耗竭性T細(xì)胞的“空間起源”與“漸進(jìn)式分化路徑”。腫瘤細(xì)胞的“空間逃逸”策略：免疫排斥區(qū)與抗原丟失突變在肝癌患者的空間數(shù)據(jù)中，CD8+T細(xì)胞根據(jù)位置與功能狀態(tài)分為三類（圖2B）：1.效應(yīng)性T細(xì)胞（EffectorTcells）：聚集在腫瘤邊緣，高表達(dá)GZMB、IFN-γ，低表達(dá)免疫檢查點；2.前耗竭T細(xì)胞（Pre-exhaustedTcells）：位于邊緣與核心的過渡區(qū)，中度表達(dá)PD-1、TIM-3，仍保留部分殺傷功能；3.耗竭性T細(xì)胞（ExhaustedTcells）：位于腫瘤核心，高表達(dá)多個免疫檢查點，低表達(dá)效應(yīng)分子，增殖能力顯著下降。空間軌跡分析顯示，效應(yīng)性T細(xì)胞從腫瘤邊緣向核心遷移過程中，逐步上調(diào)免疫檢查點基因，功能從“殺傷”轉(zhuǎn)向“抑制”——這一“空間遷移-功能耗竭”的耦合關(guān)系，說明腫瘤微環(huán)境的“空間梯度”（如缺氧、免疫抑制分子濃度）驅(qū)動了免疫細(xì)胞的漸進(jìn)式耗竭。值得注意的是，前耗竭T細(xì)胞仍表達(dá)干細(xì)胞樣基因（如TCF7、LEF1），提示其可能成為“免疫治療應(yīng)答的關(guān)鍵細(xì)胞亞群”——這一發(fā)現(xiàn)為平衡階段的免疫干預(yù)提供了新靶點?；|(zhì)細(xì)胞的“空間重構(gòu)”：免疫抑制微環(huán)境的“建筑師”腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞）并非被動旁觀者，而是通過“空間重構(gòu)”主動參與免疫編輯?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示了“癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）的空間異質(zhì)性”及其在免疫抑制中的作用。在乳腺癌中，CAFs根據(jù)基因表達(dá)分為兩類（圖2C）：1.肌成纖維細(xì)胞樣CAFs（myCAFs）：高表達(dá)ACTA2（α-平滑肌肌動蛋白）、COL1A1，聚集在腫瘤核心，通過分泌膠原蛋白形成物理屏障，阻止T細(xì)胞浸潤；2.炎性CAFs（iCAFs）：高表達(dá)IL-6、CXCL12，分布在腫瘤邊緣，基質(zhì)細(xì)胞的“空間重構(gòu)”：免疫抑制微環(huán)境的“建筑師”通過分泌趨化因子招募Treg細(xì)胞和MDSCs，抑制效應(yīng)性T細(xì)胞功能?？臻g互作網(wǎng)絡(luò)分析顯示，myCAFs與腫瘤細(xì)胞直接接觸，形成“腫瘤細(xì)胞-myCAFs”互作對，共同激活TGF-β信號通路；而iCAFs與Treg細(xì)胞形成“iCAFs-Treg細(xì)胞”互作對，通過IL-6-STAT3通路促進(jìn)Treg細(xì)胞擴(kuò)增——這種“基質(zhì)細(xì)胞-免疫細(xì)胞-腫瘤細(xì)胞”的空間互作網(wǎng)絡(luò)，是平衡階段免疫抑制微環(huán)境維持的核心機(jī)制。此外，血管內(nèi)皮細(xì)胞的“異?？臻g分布”也影響免疫細(xì)胞浸潤?？臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)發(fā)現(xiàn)，在肺癌平衡階段，腫瘤內(nèi)部的血管呈“扭曲、分支不規(guī)則”狀態(tài)，血管內(nèi)皮細(xì)胞高表達(dá)內(nèi)皮素-1（ET-1）和血管生成抑制因子（如ANGPT2），阻礙T細(xì)胞的跨內(nèi)皮遷移；而腫瘤邊緣的血管雖較規(guī)則，但高表達(dá)黏附分子（如ICAM-1、VCAM-1），可能促進(jìn)免疫細(xì)胞的“捕獲”但無法有效浸潤——這種“血管異常-免疫細(xì)胞滯留”的空間模式，是腫瘤細(xì)胞通過調(diào)控血管微環(huán)境實現(xiàn)免疫逃逸的重要途徑。03PARTONE逃逸階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫抑制與轉(zhuǎn)移的“失控網(wǎng)絡(luò)”逃逸階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫抑制與轉(zhuǎn)移的“失控網(wǎng)絡(luò)”（一）免疫檢查點的“空間共表達(dá)”：PD-L1/PD-1互作與T細(xì)胞失能逃逸階段的核心標(biāo)志是腫瘤細(xì)胞通過高表達(dá)免疫檢查點分子，徹底抑制免疫細(xì)胞功能。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)不僅驗證了PD-L1/PD-1的經(jīng)典互作，更揭示了其“空間特異性”與“功能異質(zhì)性”。在晚期黑色素瘤的空間圖譜中（圖3A），PD-L1+腫瘤細(xì)胞呈“簇狀分布”，形成直徑約100-200μm的“免疫抑制簇”；這些簇內(nèi)CD8+T細(xì)胞高表達(dá)PD-1，且與PD-L1+腫瘤細(xì)胞直接接觸（距離<5μm）；更關(guān)鍵的是，這些T細(xì)胞的效應(yīng)分子（GZMB、IFN-γ）表達(dá)顯著低于遠(yuǎn)離PD-L1+細(xì)胞的T細(xì)胞，而抑制性分子（IL-10、TGFB1）表達(dá)升高——說明“PD-L1+腫瘤細(xì)胞與PD-1+T細(xì)胞的空間直接接觸”是T細(xì)胞功能失能的關(guān)鍵微環(huán)境。逃逸階段：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示免疫抑制與轉(zhuǎn)移的“失控網(wǎng)絡(luò)”此外，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)還發(fā)現(xiàn)“非細(xì)胞自主的PD-L1調(diào)控”：在胃癌中，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）高表達(dá)PD-L1，且與Treg細(xì)胞形成“TAMs-Treg細(xì)胞”空間互作對；通過空間基因集富集分析（GSEA）發(fā)現(xiàn)，這些TAMs的PD-L1表達(dá)受腫瘤細(xì)胞分泌的IL-10調(diào)控，而Treg細(xì)胞通過分泌TGF-β進(jìn)一步促進(jìn)TAMs的PD-L1表達(dá)——形成“腫瘤細(xì)胞→IL-10→TAMs→PD-L1→Treg細(xì)胞→TGF-β→腫瘤細(xì)胞”的“空間正反饋環(huán)”，驅(qū)動免疫逃逸。這種“多細(xì)胞類型、多分子信號的空間協(xié)同調(diào)控”，是傳統(tǒng)單細(xì)胞測序難以全面揭示的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。髓系抑制性細(xì)胞的空間富集與“免疫抑制屏障”構(gòu)建逃逸階段，髓系來源抑制細(xì)胞（MDSCs）、Treg細(xì)胞等抑制性免疫細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中顯著富集，形成“免疫抑制屏障”。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過“細(xì)胞類型注釋”與“空間聚類”，精準(zhǔn)定位了這些細(xì)胞的“空間聚集區(qū)”及其功能特征。在胰腺癌患者的空間數(shù)據(jù)中，腫瘤核心形成“MDSCs富集區(qū)”（直徑約300μm），以粒細(xì)胞型MDSCs（G-MDSCs，高表達(dá)S100A8/A9）為主，其周圍T細(xì)胞低表達(dá)CD69（活化標(biāo)志）和高表達(dá)PD-1；空間相關(guān)性分析顯示，G-MDSCs的密度與T細(xì)胞功能呈負(fù)相關(guān)（r=-0.82,P<0.001），且其高表達(dá)的精氨酸酶1（ARG1）與T細(xì)胞中的TCR信號通路基因（如CD3D、CD247）表達(dá)呈負(fù)相關(guān)——說明G-MDSCs通過消耗精氨酸（抑制T細(xì)胞增殖）和分泌ROS（直接殺傷T細(xì)胞），在局部形成“免疫抑制屏障”。髓系抑制性細(xì)胞的空間富集與“免疫抑制屏障”構(gòu)建Treg細(xì)胞的“空間招募”機(jī)制也被空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)闡明。在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移灶中，轉(zhuǎn)移邊緣區(qū)域的成纖維細(xì)胞高表達(dá)CCL28，而Treg細(xì)胞高表達(dá)其受體CCR10；空間互作分析顯示，成纖維細(xì)胞與Treg細(xì)胞形成“CCL28-CCR10”信號軸的空間互作，促進(jìn)Treg細(xì)胞向轉(zhuǎn)移灶聚集；同時，這些Treg細(xì)胞高表達(dá)CTLA-4，通過與樹突狀細(xì)胞的B7分子結(jié)合，抑制其抗原呈遞功能——這種“基質(zhì)細(xì)胞-免疫細(xì)胞”的空間信號軸，是轉(zhuǎn)移灶免疫逃逸的關(guān)鍵機(jī)制。（三）轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的“空間編程”：從原發(fā)瘤到轉(zhuǎn)移灶的“信號導(dǎo)航”逃逸階段的終極表現(xiàn)是腫瘤轉(zhuǎn)移，而空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示了原發(fā)瘤如何通過“空間編程”構(gòu)建轉(zhuǎn)移前微環(huán)境（Pre-metastaticNiche,PMN），為轉(zhuǎn)移灶形成“土壤”。髓系抑制性細(xì)胞的空間富集與“免疫抑制屏障”構(gòu)建在小鼠乳腺癌肺轉(zhuǎn)移模型中，我們通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)對比了原發(fā)瘤、癌肺組織及正常肺組織的基因表達(dá)差異（圖3B）：在轉(zhuǎn)移發(fā)生前（原發(fā)瘤直徑<5mm），肺組織中已出現(xiàn)“PMN形成區(qū)”，表現(xiàn)為：1.成纖維細(xì)胞活化：肺成纖維細(xì)胞高表達(dá)α-SMA（ACTA2）和FAP（成纖維細(xì)胞活化蛋白），形成“活化基質(zhì)區(qū)”；2.髓系細(xì)胞募集：巨噬細(xì)胞和MDSCs高表達(dá)VEGFR1和S100A8/A9，聚集在活化基質(zhì)區(qū)周圍；3.血管滲漏增加：內(nèi)皮細(xì)胞高表達(dá)ANGPT2和Selp（選擇素P），促進(jìn)血管滲髓系抑制性細(xì)胞的空間富集與“免疫抑制屏障”構(gòu)建漏，利于腫瘤細(xì)胞外滲。更關(guān)鍵的是，空間軌跡分析顯示，原發(fā)瘤腫瘤細(xì)胞高表達(dá)的Exosomes標(biāo)志物（如CD63、CD81）與肺組織中成纖維細(xì)胞的活化基因（ACTA2、FAP）表達(dá)呈顯著正相關(guān)；通過Exosomes測序驗證，原發(fā)瘤分泌的Exosomes攜帶TGF-β1mRNA，被肺成纖維細(xì)胞攝取后，通過TGF-β1-Smad通路誘導(dǎo)其活化——這一“原發(fā)瘤→Exosomes→遠(yuǎn)端器官成纖維細(xì)胞→PMN形成”的空間信號傳遞機(jī)制，是腫瘤“主動構(gòu)建轉(zhuǎn)移土壤”的直接證據(jù)。在臨床樣本中，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：肺癌患者的原發(fā)瘤中，“Exosomes分泌相關(guān)基因高表達(dá)”的腫瘤細(xì)胞亞群，在空間上傾向于位于血管周圍（距離<20μm）；而對應(yīng)的肝轉(zhuǎn)移灶中，成纖維細(xì)胞高表達(dá)ACTA2和FAP，且與MDSCs形成空間互作——說明原發(fā)瘤中“血管旁Exosomes分泌細(xì)胞”是PMN形成的“源頭”，為轉(zhuǎn)移的“空間定向性”提供了分子基礎(chǔ)。04PARTONE技術(shù)挑戰(zhàn)與未來方向：從“空間圖譜”到“臨床轉(zhuǎn)化”的跨越當(dāng)前空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的局限性盡管空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)為解析腫瘤免疫編輯提供了革命性工具，但其臨床轉(zhuǎn)化仍面臨三大挑戰(zhàn)：1.分辨率與通量的平衡：高分辨率技術(shù)（如MERFISH）檢測基因數(shù)量有限（通常<500個），而全轉(zhuǎn)錄組空間技術(shù)（如VisiumHD）分辨率較低（5-55μm），難以同時實現(xiàn)“單細(xì)胞精度”與“全轉(zhuǎn)錄組覆蓋”；2.數(shù)據(jù)復(fù)雜性與分析瓶頸：空間數(shù)據(jù)具有“高維度（基因+空間）、高稀疏性（單細(xì)胞基因表達(dá)噪聲大）”特點，現(xiàn)有算法難以準(zhǔn)確解析細(xì)胞鄰接關(guān)系、細(xì)胞間信號傳遞等復(fù)雜空間模式；3.樣本可及性與標(biāo)準(zhǔn)化：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)需新鮮冷凍組織（FFPE組織RNA降解嚴(yán)重），而臨床樣本多為FFPE，限制了其在回顧性研究中的應(yīng)用；此外，不同平臺的實驗流程與數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致跨中心結(jié)果難以比較。多組學(xué)整合與人工智能賦能：構(gòu)建“全景式空間圖譜”未來空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的發(fā)展將聚焦于“多組學(xué)整合”與“AI驅(qū)動分析”：1.空間多組學(xué)聯(lián)合檢測：將空間轉(zhuǎn)錄組與空間蛋白組（如CODEX、IMC）、空間代謝組（如MALDI-IMS）結(jié)合，實現(xiàn)“基因表達(dá)-蛋白質(zhì)定位-代謝物分布”的多維空間解析，例如通過空間轉(zhuǎn)錄組+蛋白組同時檢測PD-L1（mRNA）與PD-1（蛋白）的空間共定位，避免“mRNA-蛋白表達(dá)不一致”的假陽性；2.人工智能算法突破：利用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）構(gòu)建“細(xì)胞空間互作網(wǎng)絡(luò)”，識別關(guān)鍵信號軸；通過遷移學(xué)習(xí)（TransferLearning）整合多中心數(shù)據(jù)，開發(fā)“空間異質(zhì)性指數(shù)”用于療效預(yù)測；例如，我們團(tuán)隊開發(fā)的SpatialImmuneAI算法，通過分析CD8+T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的“空間距離”和“互作頻率”，能準(zhǔn)確預(yù)測黑色素瘤患者對PD-1抑制劑的響應(yīng)（AUC=0.89）；多組學(xué)整合與人工智能賦能：構(gòu)建“全景式空間圖譜”3.單細(xì)胞水平空間技術(shù)的優(yōu)化：如Stereo-seq的升級版（分辨率達(dá)200nm）結(jié)合單細(xì)胞RNA測序，可在保留空間信息的同時獲得單細(xì)胞分辨率