|   01、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）

TAMs在肿瘤中具有多种功能，包括促进肿瘤生长、侵袭、转移和免疫逃逸等，其功能多样性反映了细胞的异质性。然而，目前缺乏统一的命名法和分子特征注释来描述TAM多样性。过去常用的M1/M2模型过于简化，巨噬细胞的极化是一个连续的功能谱，受组织微环境和细胞起源等因素调控。在正常组织中，巨噬细胞的身份和功能多样性受局部组织环境的严格调控。TAMs的功能多样性不仅受其起源影响，还受肿瘤类型、器官和亚解剖微环境等局部因素的调控。复旦大学钱斌治教授发表于Trends in Immunology上的一篇综述讨论了TAMs在癌症中的多样性及其功能，回顾了单细胞组学技术在揭示TAMs分子多样性方面的研究，并提出了一种TAM多样性的共识模型及未来研究方向。

单细胞组学和空间组学技术揭示的TAMs分子多样性

单细胞RNA测序（scRNA-seq）研究发现了多种TAM亚型，如IFN-TAMs、Reg-TAMs、Inflam-TAMs、LA-TAMs、Angio-TAMs、RTM-TAMs和Prolif-TAMs等，它们在不同癌症类型中具有不同的基因表达特征和功能。此外，还存在一些特定癌症类型或研究中发现的独特TAM亚型，如类似瘢痕相关巨噬细胞（SAMs）的亚型和高表达热休克蛋白的亚型。

TAM亚型具有不同的代谢模式，如Angio-TAMs高表达缺氧相关代谢基因，IFN-TAMs表达色氨酸分解代谢基因，Reg-TAMs在小鼠模型中高表达氧化磷酸化相关基因。实验数据也表明不同TAM亚型在代谢上存在差异，如Inflam-TAMs的TCA循环受抑制，而MHCII低表达的TAMs具有较高的氧化和糖酵解代谢。另外scRNA-seq和表面蛋白定量的CITE-seq技术结合，可确认和发现新的TAM亚型，并揭示基因转录和蛋白表达水平的差异，如PD-L1 和PD-L2在不同TAM亚型的表达差异。特别是近年来，空间转录组和空间蛋白组学提供了TAM亚型的空间分布信息，帮助解释其功能。尤其是新的高分辨率空间技术如Visium HD、Xenium、MERFISHER、Stereo-seq等空间转录组技术和PhenoCycler-Fusion、MIBI等空间蛋白组技术有望进一步揭示TAM 亚型的空间多样性。

结直肠癌（CRC）：研究发现了如INHBA+TAMs、C1QC+TAMs、ISG15 TAMs、LNRP3+ TAMs、LYVE1 TAMs、SPP1 TAMs等多个 TAM 亚型，还存在类似瘢痕相关巨噬细胞（SAMs）的亚型表达独特基因集表达，且有高表达热休克蛋白的亚型。同时，不同TAM亚型在代谢方面存在差异，如LA-TAMs在原发性CRC和肝转移中代谢基因表达不同。

胃癌：具有如Inflam-TAMs（表达 IL1B、CXCL1/2/3/8 等炎症因子）、LA-TAMs（表达 APOE、FABP5 等脂质相关基因）等亚型，且转录因子MAF对LA-TAMs的调节有重要作用。

肝癌（肝细胞癌，HCC）：存在如RTM-TAMs（表达类似 Kupffer 细胞的基因，如MARCO、VSIG4、FOLR2等）、LA-TAMs（表达APOC1、APOE等脂质相关基因）等亚型，且在不同研究中发现了如SAMs样TAMs等独特亚型。

非小细胞肺癌（NSCLC）：鉴定出如Angio-TAMs（表达 VEGFA、SPP1 等血管生成相关基因）、RTM-TAMs（表达类似肺泡巨噬细胞的基因，如MARCO、FABP4等）、Prolif-TAMs（表达细胞周期相关基因）等亚型，且不同TAM亚型在代谢上有不同特征，如Angio-TAMs高表达缺氧相关代谢基因。

乳腺癌（BRCA）：存在如IFN-TAMs、LA-TAMs、Angio-TAMs、Prolif-TAMs等亚型，且研究发现PD-L1和PD-L2在不同TAM亚型的表达存在差异，如在Inflam-TAMs中scRNA-seq显示高表达，但CITE-seq数据表明其蛋白表达分布更广。

卵巢癌（OVC）：包含如IFN-TAMs、Inflam-TAMs等亚型，且TREM2在多个TAM亚型上表达，被认为是潜在治疗靶点，抗TREM2抗体治疗在临床前模型中显示出增强抗肿瘤免疫的效果。

泌尿系统癌症：肾癌中存在如Angio-TAMs（表达如VCAN、FN1等标记基因）等亚型，不同癌症类型中的Angio-TAMs具有一些共同特征，但也存在差异，如在某些癌症中表达SPP1，而在肾癌中表达其他标记基因。

胶质母细胞瘤（GBM）：确定了如Angio-TAMs（通过scATAC-seq定义其表观遗传特征，关键转录因子为TEAD1和CEBP）、Microglia-like RTM-TAMs（表达如BIN1、C1QC、CX3CR1等基因）等亚型，且研究发现TAMs与肿瘤细胞和微环境的相互作用对肿瘤进展有重要影响。

脊髓室管膜瘤：发现了如IFN-TAMs、Inflam-TAMs等亚型，通过对其转录组和表观遗传研究，揭示了TAMs在肿瘤中的复杂调控机制。

其他癌症类型

头颈部癌症（HNC）：包含如IFN-TAMs、LA-TAMs、RTM-TAMs等亚型，且在免疫调节和肿瘤微环境相互作用方面具有独特特征。

淋巴瘤：鉴定出如IFN-TAMs等亚型，其在肿瘤免疫逃逸和微环境调节中发挥作用。

黑色素瘤：存在如IFN-TAMs、LA-TAMs、Angio-TAMs等亚型，且不同TAM亚型在代谢和免疫调节方面表现出多样性。

甲状腺癌（THCA）：具有如IFN-TAMs、Angio-TAMs等亚型，TAMs在肿瘤血管生成和免疫抑制方面具有重要功能。

子宫体子宫内膜癌（UCEC）：发现了如IFN-TAMs、Angio-TAMs等亚型，且TAMs的多样性与肿瘤进展和预后相关。

未来的TAM 研究方向

TAM与肿瘤微环境中其他细胞的相互作用网络：

构建细胞互作图谱：利用空间多组学等手段，构建肿瘤微环境中细胞间相互作用的高分辨率图谱，明确不同细胞类型在空间和功能上的相互关系，为开发基于调节细胞间相互作用的治疗策略提供基础。

细胞间通讯机制：深入研究TAM与肿瘤细胞、其他免疫细胞（如T细胞、NK细胞、树突状细胞等）以及基质细胞（如成纤维细胞、内皮细胞等）之间的复杂通讯网络，包括通过细胞因子、趋化因子、外泌体和直接接触等方式的相互作用。

TAM的亚群可塑性及动态变化机制：

研究TAM在肿瘤进展过程中的亚群可塑性调控机制，包括肿瘤微环境中的信号分子、代谢产物、缺氧等因素如何动态调节TAM的极化状态和功能转变。借助先进的单细胞动态追踪技术等，实时监测TAM在肿瘤微环境中的动态变化过程，包括其增殖、分化、迁移和功能转换等，以深入了解TAM在肿瘤发展过程中的动态行为和命运决定机制，为开发更有效的治疗策略提供依据。

基于TAM 的免疫治疗新策略开发：

探索TAM靶向治疗与其他免疫治疗方法（如免疫检查点抑制剂、过继性细胞免疫治疗、癌症疫苗等）的联合应用策略，以提高免疫治疗的疗效。基于对TAM生物学特性的深入理解，开发新型的免疫调节药物或生物制剂，特异性地调节TAM的功能和活性，使其向抗肿瘤方向极化。

TAM 在不同肿瘤亚型和个体差异中的研究：

研究不同肿瘤亚型中TAM的分子特征、功能状态和分布模式的差异，以及这些差异对肿瘤生物学行为和治疗反应的影响。探讨个体间TAM多样性的差异及其与遗传背景、生活方式、微生物组等因素的关系，以实现个性化医疗。

CAFs在肿瘤微环境中发挥着多种关键功能，通过多种机制与恶性细胞、免疫细胞和其他基质细胞相互作用，对肿瘤的发生、发展、转移和治疗反应产生重要影响。近期发表于Trends in Cancer的一篇综述，探讨了CAFs在原发肿瘤和转移瘤中的功能异质性，包括其分子和功能异质性的决定因素、与恶性细胞、免疫细胞和其他基质细胞的相互作用，以及对癌症进展的影响。

CAFs的分类方式多样，且在不同癌症中具有一定的特异性和共性。目前主要根据其功能、标志物表达和基因特征等进行分类。在胰腺癌中首次发现了三种CAF亚型，即肌成纤维细胞样CAFs（myCAFs）、炎症性CAFs（iCAFs）和抗原呈递CAFs（apCAFs）。myCAFs具有收缩性，表达高水平的αSMA及ECM相关和重塑蛋白，其表型通常由TGF-β信号通路诱导；iCAFs表达多种免疫调节分子，如IL-6和LIF，由IL-1和JAK/STAT3信号诱导；apCAFs表达 MHCII，可能具有免疫调节作用。这些亚型在多种癌症中均有发现，且在不同癌症中具有一定的共性和差异。除了上述三种主要亚型外，还发现了许多新的标志物特异性CAF亚型，部分亚型在不同癌症中具有相似特征，但也存在癌症特异性的分类方式。例如，LRRC15+CAFs和CD105+CAFs在多种癌症中与TGF-β依赖的myCAFs有相似之处，但仍需进一步研究其在其他恶性肿瘤中的普遍性。

CAFs在肿瘤微环境中的功能

调节肿瘤细胞行为

CAFs分泌多种因子，如TGF-β、HGF、FGF等，激活肿瘤细胞内的信号通路，如MAPK、WNT、JAK/STAT和NF-κB等，促进肿瘤细胞的增殖、干性、化疗耐药性、EMT、侵袭和迁移。不同CAF亚型分泌的因子不同，对肿瘤细胞的影响也存在差异，且这种相互作用在肿瘤进展和治疗过程中会发生变化。例如，在iCCA中，HSC衍生的iCAFs分泌HGF增强肿瘤生长；在NSCLC中，HGF/MET和FGF7/FGFR2信号使肿瘤细胞绕过EGFR通路依赖促进生长；在PDAC中，αSMA CAF分泌的TGF-β诱导肿瘤细胞形态转变，而EGFR激活的myCAFs促进转移。

CAFs也可以分泌ECM蛋白和重塑酶，影响肿瘤细胞的行为。如PSC衍生的CAFs产生TNC和纤维状胶原蛋白维持肿瘤硬度，增强肿瘤促进性机械信号传导；CAF介导的ECM重塑还可改变肿瘤细胞的粘附和整合素信号，影响肿瘤细胞的侵袭和转移。此外，ECM介导的相互作用在癌症进展和治疗中会发生改变，如化疗可诱导PDAC ECM的变化，影响肿瘤细胞的化疗保护和治疗反应。

CAFs通过代谢支持肿瘤细胞，如脂质丰富的ABCA8a+CAF亚型为PDAC肿瘤细胞提供脂质，PSC衍生的CAFs分泌脂质、丙氨酸等促进肿瘤细胞增殖；此外，CAFs还可通过调节代谢物影响肿瘤细胞行为，如谷氨酰胺可用性受TEM8+CAFs调节，前列腺CAFs将乳酸转运至肿瘤细胞增强其线粒体活性，甚至存在线粒体直接转移。CAFs的代谢状态受肿瘤微环境影响，且不同亚型代谢状态可能存在差异。

影响免疫细胞功能

CAFs旁分泌信号诱导免疫抑制细胞分化和招募，抑制免疫细胞活性等。如乳腺癌CAF-S1 分泌CXCL12招募CD4+CD25+T细胞并诱导其分化为Tregs；在胰腺腺鳞癌中，IL-1依赖的iCAFs通过CXCL1信号招募免疫抑制性中性粒细胞；在肝细胞癌中，CD36+ hepatic CAF亚型分泌巨噬细胞迁移抑制因子招募MDSCs。NetG1+ PDAC CAFs分泌GM-CSF、IL-1β、IL-6和IL-8等抑制 NK细胞活性；在PDAC中，iCAF分泌的IL-6可激活STAT3，诱导膀胱恶性细胞的EMT、增殖、迁移和侵袭，且iCAF产生的IL-6在化疗耐药中起作用；在软组织肉瘤中，glyCAFs依赖GLUT1活性介导的CXCL16表达损害肿瘤内细胞毒性T细胞浸润。LRRC15+CAFs通过近分泌信号抑制肿瘤浸润CD8+T细胞活性；TinCAF通过nectin细胞粘附分子2近分泌接触抑制效应T细胞的增殖并增加其耗竭。

部分CAF亚型具有免疫刺激作用，如在NSCLC中，apCAFs通过其T细胞受体激活效应CD4+T细胞，同时通过C1q-C1qbp信号轴维持T细胞存活，促进MHCII依赖的免疫反应，且删除NSCLC CAFs中的MHCII会导致CD4+和CD8+T细胞肿瘤浸润减少和肿瘤负担增加。

调控肿瘤血管生成和神经支配

特定CAF亚型通过旁分泌信号调节肿瘤血管生成，如CD146+CAFs与恶性细胞相互作用诱导血管生成拟态；在结直肠癌中，异常KRAS信号激活CAFs转变为分泌VEGFA的脂质丰富表型，促进血管生成；缺氧的乳腺CAFs分泌VEGF-A也可诱导血管生成。此外，CAF亚型还可通过分泌外泌体等方式影响内皮细胞功能，如在多发性骨髓瘤中，αSMA+FAP+CAFs分泌含miR-21的外泌体促进血管生成。部分CAF亚型还可发挥抑制血管生成的作用，如在肝细胞癌中，portal vein-derivedPRELP+PDGFRα CAFs分泌prolargin抑制肿瘤生长。

CAFs与神经系统相互作用影响癌症发病机制，如在PDAC中，CAFs是NGF和轴突导向分子的来源，可诱导神经突生长和神经侵袭，还与雪旺细胞相互作用促进疾病进展；在结直肠癌中，β2-肾上腺素能刺激诱导CAFs产生NGF，扩大交感神经支配。此外，CAFs还可间接调节肿瘤神经支配，如前列腺癌中，CAFs与癌细胞共培养可上调NGF分泌促进神经周围侵袭。

CAF亚型间存在直接和间接的相互作用，如促转移的产生基底膜聚糖的PDAC CAFs可影响其他CAFs增加基质重塑和癌细胞侵袭，但具体机制尚不清楚；远处器官的成纤维细胞可能被原发肿瘤CAFs释放的信号间接激活，重塑局部ECM。然而，目前对CAF-CAF相互作用的研究相对较少。

多平台技术深入表征异质性：未来新兴多平台技术将结合多种组学和空间信息进一步表征CAF异质性，但需避免僵化分类，考虑CAF可塑性和中间状态在癌症进展中的作用。

理解CAF功能动态演变：CAF可塑性对靶向肿瘤促进功能构成挑战，需深入研究其在癌症进展、治疗和复发过程中的纵向和动态演变。

探究CAF-CAF相互作用机制：尽管已知CAF亚型调节不同基质细胞类型，但CAF-CAF相互作用机制仍不清楚，需明确其如何相互影响及是否协同促进癌症进展。

明确CAF在转移中的作用与靶向策略：转移是癌症死亡的主要原因，需深入研究CAF亚型在转移前微环境形成、恶性细胞侵袭和转移生长中的调节作用，以及如何有效靶向这些功能。

研究CAF与全身过程及合并症的关系：CAFs产生与癌症相关恶病质的介质，需进一步研究其是否直接导致恶病质，以及如何预测和应对治疗过程中恶性细胞、CAFs和免疫细胞间相互作用的演变和耐药性。

多种前沿技术为深入研究TAM和CAF提供了新的手段，有助于更全面地理解它们在肿瘤微环境中的复杂功能和相互作用机制，从而为肿瘤治疗提供新的靶点和策略。尤其是TAM和CAF作为TME的重要组成部分，其在组织中的空间分布和功能状态与肿瘤的进展密切相关。空间组学技术能够在保留细胞空间位置信息的同时，对基因表达和蛋白进行分析，为深入理解TAM和CAF在TME中的生物学行为提供了独特的视角和重要的信息。

| PCF空间单细胞蛋白组学优势