神经母细胞瘤（neuroblastoma）起源于交感神经系统（肾上腺/神经节），是儿童最常见的颅外实体瘤，约占儿童癌症死亡15-20%。虽然低/中危组预后良好，但高危组5年生存率<50%。目前神经母细胞瘤的肿瘤异质性与微环境动态演变机制不明，对肿瘤细胞状态的认知也不足，既往研究只将肿瘤细胞简化为ADRN（肾上腺素能）和MES（间充质）状态。既往的单细胞研究主要集中于诊断样本，治疗前后的纵向数据稀缺。尤其是空间组学研究较少，肿瘤-免疫细胞的空间定位与信号传递机制尚未解析。近期，《Nature Genetics》发表了题为“Longitudinal single-cell multiomic atlas of high-risk neuroblastoma reveals chemotherapy-induced tumor microenvironment rewiring”的论文。该研究通过22例高危神经母细胞瘤患儿化疗前后的配对样本分析（snRNA-seq、snATAC-seq、WGS、PCF（CODEX）空间单细胞蛋白组），首次系统描绘了化疗对肿瘤微环境（TME）的重编程机制，发现了肿瘤细胞状态演变、免疫细胞表型转化及关键促癌信号通路。

研究利用单细胞多组学鉴定了6种肿瘤细胞状态，包括4种ADRN谱系：ADRN-proliferating（增殖）、ADRN-baseline（基线）、ADRN-calcium（钙信号）、ADRN-dopaminergic（多巴胺代谢）；1种间充质谱系：MES-like（间充质）和1种中间态：Interm-OXPHOS（氧化磷酸化）。其中ADRN-proliferating和ADRN-baseline在化疗后显著减少，而ADRN-calcium和Interm-OXPHOS在化疗后显著增加。尤其是MES-like的比例升高与化疗耐药显著相关。研究者也鉴定了调控不同肿瘤细胞状态的转录因子和增强子，揭示了关键的基因调控网络在化疗后的调变。

研究者重点分析了占比很大的巨噬细胞，鉴定了8种巨噬细胞亚型。研究者发现了促肿瘤亚群免疫抑制型（C1QC+SPP1+）、促血管生成型（VCAN+CCL4+）和脂代谢相关型（HS3ST2+）在化疗后显著增加，而促炎亚群IL18+巨噬细胞显著减少。这些促肿瘤的巨噬细胞亚群或许是化疗耐药的关键。研究者分析了不同巨噬细胞亚群和肿瘤细胞的通讯关系，鉴定了HB-EGF-ERBB4是介导巨噬细胞和肿瘤细胞互作的核心信号通路。

为了验证单细胞鉴定的肿瘤细胞状态的空间真实分布以及巨噬细胞和肿瘤细胞间的互作关系，研究者对4例配对样本进行了PCF空间单细胞蛋白组（CODEX）分析，检测了38个抗体。PCF空间单细胞蛋白组鉴定了多种肿瘤细胞状态，例如ISL1+的ADRN-like-1、,PPP2R2C+的ADRN-like-2和PHOX2B-的ADRN-like-3。其中免疫治疗靶点GD2特异性表达在ADRN-like-2亚群中。PCF同时鉴定了多种巨噬细胞亚群，验证了单细胞测序的结果。进一步，研究者发现了ERBB4高表达在ADRN-like-2肿瘤细胞亚群中，并且其配体HB-EGF在ADRN-like-2肿瘤细胞亚群邻近范围的表达强度相比其他配体的表达更高，并且化疗后HB-EGF的表达强度会显著增加，一致于单细胞测序的细胞通讯分析结果。细胞距离分析揭示了免疫抑制型的CD163+CD68-hi巨噬细胞与ADRN-like-2肿瘤细胞亚群的距离最近，说明了CD163+CD68-hi巨噬细胞的促肿瘤作用，驱动肾上腺素能的肿瘤细胞状态。

最后研究者在小鼠模型中通过Xenium空间转录组也证实了化疗后Erbb4+肿瘤与Hbegf+巨噬细胞共定位增强。体外共培养实验发现了巨噬细胞通过分泌HB-EGF，通过和肿瘤细胞表达的ERBB4结合，激活AKT非依赖性的ERK通路，促进肿瘤增殖。HB-EGF抑制剂（CRM197）或泛ERBB抑制剂（Afatinib）会显著抑制肿瘤生长。

该研究创新型的开展了高危神经母细胞瘤化疗前后纵向单细胞多组学研究，进行从表观调控（snATAC-seq）到空间互作（CODEX/Xenium）的多维验证，揭示了微环境重塑是化疗耐药的核心原因，提供了联合治疗新策略。

Yu W, Biyik-Sit R, Uzun Y, Chen CH, Thadi A, Sussman JH et al.Longitudinal single-cell multiomic atlas of high-risk neuroblastoma reveals chemotherapy-induced tumor microenvironment rewiring.Nat Genet. 2025;57(5):1142-1154.