芯空一号快讯 | 空间转录组助力揭示脑膜瘤髓系细胞的空间重塑与预后意义

题目：Spatially resolved single-cell analyses of human meningioma identify novel cell states influencing tumor microenvironment and progression

期刊：Nature genetics

IF：29

DOI：10.1038/s41588-026-02615-w

研究背景

脑膜瘤（meningioma）是成人最常见的原发性颅内肿瘤之一。虽然大多数脑膜瘤生长缓慢，但部分患者仍会出现侵袭性进展、复发以及较差的临床结局。近年来，随着单细胞测序技术的发展，人们对脑膜瘤细胞组成和分子异质性的认识不断加深。但是，现有研究更多聚焦于“有哪些细胞”，对于这些细胞在组织内部“如何组织”和“如何相互作用”仍缺乏深入理解。

近日，发表于Nature Genetics的研究文章，借助高分辨率空间转录组技术，系统揭示了脑膜瘤微环境中髓系细胞驱动的空间组织模式与临床意义。文章指出，脑膜瘤的发生发展不仅由肿瘤细胞的分子分型决定，更与肿瘤微环境的空间重塑密切相关，尤其是髓系细胞在硬脑膜-肿瘤界面发生的快速状态转变，以及与肿瘤细胞的空间尺度依赖性互动。空间转录组技术能够在组织原位精细刻画细胞状态的空间分布、局部互作网络及功能分区，为脑膜瘤的异质性解析、预后分层以及潜在治疗靶点筛选提供了全新的空间维度视角。

实验设计与技术手段

本研究纳入多个脑膜瘤患者组织样本，构建多组学整合分析框架，对肿瘤微环境进行研究。研究首先利用单细胞转录组数据建立细胞参考图谱，对肿瘤细胞、髓系细胞及其他免疫细胞的状态特征进行定义。

在空间层面，研究重点采用10x Genomics Visium HD空间转录组技术对脑膜瘤组织（共纳入43个样本、超过714万分割细胞）进行高分辨率空间表达分析。Visium HD能够在保留组织原位结构信息的同时，以更高空间分辨率捕获基因表达特征，从而更加细致地呈现组织内部复杂的细胞组织模式。基于获得的空间图谱，研究进一步结合单细胞参考数据完成细胞状态映射，并通过细胞密度分析、局部空间邻域关系以及全局空间依赖分析，逐步描绘不同细胞群体在组织中的分布规律及相互作用模式，最终识别脑膜瘤内部不同空间生态区域及其组织特征。

此外，研究还结合临床随访数据，进一步评估不同空间特征与患者预后之间的关联。

主要发现

1、髓系细胞与肿瘤细胞之间存在显著空间耦合关系

空间转录组分析显示，髓系细胞与肿瘤细胞在组织中的分布并非彼此独立，而是表现出明显的空间关联。研究发现，TNF（Tumor Necrosis Factor，肿瘤坏死因子）相关髓系细胞主要富集在肿瘤周围的正常硬脑膜中，但在跨越硬脑膜-肿瘤界面进入肿瘤核心的2毫米内被显著抑制，肿瘤内部则转由代谢型和EMT型髓系细胞主导。这一空间重塑现象提示，髓系细胞在局部组织结构的空间演变中扮演了关键的“指挥”角色。

硬脑膜-肿瘤界面髓系细胞重塑与TNF空间分布

2、肿瘤细胞与髓系细胞呈现空间尺度依赖特征

进一步分析发现，肿瘤细胞与髓系细胞之间的空间关系具有明显的尺度差异。在局部微环境范围内，肿瘤细胞倾向于围绕髓系细胞聚集；而在更大的组织尺度上，两者则呈现相对分离的分布模式。这种空间依赖关系提示，髓系细胞对肿瘤组织结构的影响更可能发生在局部微环境层面。

肿瘤细胞与髓系细胞的空间尺度依赖

3、脑膜瘤内部存在不同功能特征的空间生态区域

基于空间组织模式分析，研究进一步识别出两类具有不同特征的空间区域。其中，免疫活跃区域（immune-active region）富集髓系细胞、淋巴细胞以及内皮细胞等多种非肿瘤细胞，而肿瘤富集区域（neoplastic-rich region）则主要由肿瘤细胞占据。这种空间异质性与现有的分子分型（MG1-MG4）高度相关；此外，在存在染色体1p和22q缺失的肿瘤区域，局部空间转录异质性更高，从基因组层面阐明了空间生态结构的复杂性。

脑膜瘤微环境的空间生态组织模式

4、细胞状态特征较细胞丰度更能反映患者预后

进一步结合临床数据分析发现，不同细胞状态程序（meta-program，MP）与患者预后存在明显关联。其中，细胞周期及代谢相关程序与较短的无进展生存期（PFS）相关，而EMT及组织修复相关程序则与相对更好的临床结局相关。相比之下，单纯细胞数量变化并未表现出相似的预测能力。基于这些空间功能状态，研究团队成功构建了“整合细胞状态（ICS）评分模型”，以评估患者风险并预测放疗敏感性。