芯空一号快讯 | CosMx SMI与GeoMx DSP助力揭示MASH进展过程中巨噬细胞空间重塑新机制
题目：Integrated multi-omics identifies distinct macrophage alterations during progression of metabolic dysfunction-associated steatohepatitis
期刊：Nature genetics
影响因子： 29
DOI：10.1038/s41588-026-02600-3
研究背景
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease，MASLD）已成为全球最常见的慢性肝病之一，其进展可进一步发展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（metabolic dysfunction-associated steatohepatitis，MASH）、肝纤维化甚至肝硬化。近年来越来越多研究表明，肝脏免疫微环境在疾病进展过程中发挥重要作用。其中，巨噬细胞被认为是连接脂质代谢紊乱、炎症反应及组织损伤的重要调控者。然而，目前对于不同巨噬细胞亚群在MASH发生发展中的动态变化及其空间分布特征仍缺乏系统认识。
为此，本研究整合单核转录组、GeoMx DSP空间转录组及CosMx SMI单细胞空间组学等多种技术手段，从空间维度系统解析MASLD向MASH进展过程中巨噬细胞群体的重塑规律，并进一步探索其潜在调控机制及临床意义。
实验设计与技术手段
研究纳入不同疾病阶段的人肝组织样本，通过单核转录组测序构建MASLD进展过程中的细胞图谱，共获得超过17万个细胞核数据，用于解析肝脏免疫细胞组成及状态变化。
在空间层面，研究利用GeoMx DSP（WTA）技术，对高风险MASH患者肝组织进行空间转录组分析。研究根据组织病理特征选择门管区（portal tract）、脂肪性肝炎区域（steatohepatitis）及低脂肪变区域（low steatosis）等不同ROI区域开展全转录组检测，从而系统比较不同病理区域的转录特征及细胞状态差异，解析疾病相关细胞群在组织中的空间富集规律。
随后，研究进一步采用CosMx SMI单细胞空间组学技术，对关键细胞亚群进行高分辨率空间验证，在单细胞水平同时获取细胞身份、基因表达及空间位置信息，用于解析肝细胞与巨噬细胞之间的空间邻近关系及潜在互作模式。
此外，研究结合空间蛋白组、多重免疫染色、体外功能实验以及大规模临床队列数据，对关键发现进行了进一步验证。
主要发现
1、MASLD进展过程中Kupffer细胞逐渐减少，而代谢活化巨噬细胞持续扩增
单核转录组分析显示，随着疾病由健康状态逐步进展至MASH，经典肝脏驻留巨噬细胞（Kupffer cells）比例持续下降，其特征基因表达明显减弱。与此同时，研究鉴定出一类代谢活化的巨噬细胞（Metabolically Active Macrophages，MetMacs），其高表达GPNMB、LPL、FABP5及MSR1等脂质代谢相关基因，并在MASH阶段显著扩增，提示巨噬细胞群体在疾病进展过程中发生明显重塑。
KC细胞耗竭与MetMac细胞扩增伴随MASLD进展
2、GeoMx DSP揭示MetMac特异富集于脂肪性肝炎区域
GeoMx DSP空间转录组分析进一步显示，不同病理区域呈现明显差异化的空间转录特征。在脂肪性肝炎区域中，GPNMB、LPL、FABP5及MSR1等MetMac相关基因显著富集，而门管区及低脂肪变区域则更多保留正常肝脏巨噬细胞相关特征。上述结果表明，MetMac并非随机分布于肝组织，而是显著特异性聚集于脂肪性肝炎相关病灶区域，提示其可能参与局部炎症微环境的形成与维持。
空间转录组显示MetMac富集于脂肪性肝炎区
3、CosMx SMI发现IL32⁺肝细胞与GPNMB⁺巨噬细胞形成特定空间微环境
为进一步解析疾病相关细胞间的空间关系，研究利用CosMx SMI开展单细胞空间分析。结果显示，随着疾病进展，IL32高表达肝细胞数量持续增加，并与GPNMB高表达巨噬细胞在空间上呈现显著邻近分布。单细胞空间定位结果提示，两类细胞在组织中形成特定空间微环境，且其富集程度与疾病严重程度呈同步变化，揭示了肝细胞与巨噬细胞之间潜在的局部调控关系。
IL32⁺肝细胞与GPNMB⁺巨噬细胞空间邻近
4、IL32促进GPNMB⁺巨噬细胞功能重塑并与疾病活动度相关
进一步功能实验显示，IL32刺激可增强巨噬细胞吞噬能力，并诱导GPNMB、MSR1及炎症相关基因表达上调，提示IL32可能参与驱动MetMac形成及功能激活。临床队列分析进一步发现，GPNMB、MSR1及LPL等MetMac相关分子在MASH患者中持续升高，并与疾病活动度及纤维化程度存在关联，表明该巨噬细胞状态可能与疾病进展密切相关。
IL32驱动GPNMB⁺巨噬细胞功能及临床相关性
总结
本研究通过整合单核转录组、GeoMx DSP空间转录组及CosMx SMI单细胞空间组学技术，从空间维度系统解析了MASLD向MASH进展过程中巨噬细胞群体的动态重塑过程。研究发现，随着疾病进展，Kupffer细胞逐渐减少，而以GPNMB为代表的代谢活化巨噬细胞持续扩增，并特异富集于脂肪性肝炎区域。进一步的单细胞空间分析揭示，IL32⁺肝细胞与GPNMB⁺巨噬细胞形成特定空间微环境，并可能共同参与疾病进展过程。
该研究从空间多组学角度揭示了MASH免疫微环境重塑的新机制，为理解肝脏炎症进展及相关治疗靶点的开发提供了新的研究视角。
