芯空一号快讯 | 空间转录组揭示新型CAF亚群如何重塑肺癌免疫微环境
题目：A novel CAF population coordinates hyper-suppressive regulatory T cell recruitment and localization in lung cancer
期刊：Nature Immunology
影响因子：26.5
DOI：10.1038/s41590-026-02607-2
研究背景
众所周知，肿瘤微环境并不是由肿瘤细胞和免疫细胞简单混合而成，其中的癌相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts, CAFs）同样扮演着重要角色。过去的研究已经发现，CAF并非单一的细胞群，而是由多个具有不同功能的亚群组成，它们既能参与细胞外基质重塑，也能影响免疫细胞的募集与功能。
但在肺腺癌中，一个问题仍然没有得到很好回答：是否存在特定的CAF亚群，能够在肿瘤组织中“组织”免疫细胞，并进一步形成具有免疫抑制作用的空间微环境？
基于这一问题，本研究通过整合单细胞转录组与空间转录组技术，在肺腺癌中发现了一类新的免疫调节型CAF（imCAFs），并进一步揭示其与调节性T细胞（Treg）之间的空间关联及作用机制。研究发现，这类CAF能够通过CXCL9-CXCR3信号轴，促进具有较强免疫抑制能力的CXCR3⁺ Treg向肿瘤区域聚集，从而参与塑造免疫抑制性肿瘤微环境。
实验设计与技术手段
本研究首先利用单细胞转录组技术，对肺腺癌模型中的成纤维细胞进行系统分析，从多个成纤维细胞亚群中鉴定出一类具有明显免疫调节特征的CHL1⁺ imCAF。该细胞群主要存在于肿瘤组织，并高表达CXCL9、CXCL10、TIMP1等与免疫调节相关的分子。
在空间层面，研究进一步采用10x Genomics Visium空间转录组技术，将单细胞数据中定义的细胞群重新映射回肿瘤组织，从组织原位层面解析imCAF及不同免疫细胞的空间分布，并结合cell2location等方法进行细胞组成推断。随后通过空间相关性分析及免疫荧光成像，对关键细胞群之间的空间关系进行验证。
在此基础上，研究进一步结合细胞迁移实验、基因敲除及骨髓嵌合等功能实验，验证CXCL9-CXCR3信号轴在Treg募集及肿瘤进展中的作用，并通过人类肺癌单细胞数据及临床队列对相关发现进行验证。
主要发现
1、鉴定出具有免疫调节特征的CHL1⁺ imCAF亚群
单细胞转录组分析首先在肺腺癌中发现了一类新的成纤维细胞群。与正常肺组织中的成纤维细胞相比，这类CHL1⁺ CAF主要富集于肿瘤组织，并表现出明显不同的转录特征。
进一步分析发现，该细胞群高表达CXCL9、CXCL10、TIMP1、H2-Ab1、TGFB1和TNC等基因，同时富集于与适应性免疫细胞相互作用相关的通路。因此，研究团队将其定义为免疫调节型CAF（imCAFs）。
这一发现提示，CAF并不只是肿瘤组织中的结构性“支架”，其中部分亚群可能已经具备主动调节免疫微环境的能力。
imCAF 的鉴定与免疫调节特征
2、空间转录组揭示imCAF与Treg在肿瘤边缘形成空间共定位
有了单细胞数据之后，研究进一步追问：imCAF究竟分布在哪里？它们与哪些免疫细胞处于同一空间区域？
10x Visium空间转录组结果显示，imCAF主要分布于肿瘤周边区域，而T细胞同样在这些区域呈现富集。进一步的空间分析发现，imCAF与T细胞之间存在明显的空间关联。
当研究将T细胞进一步细分后，结果更加明确：FOXP3⁺ Treg与CHL1⁺ imCAF表现出更加明显的空间共定位关系。这一结果提示，imCAF可能并非单纯与T细胞“擦肩而过”，而是在肿瘤边缘形成了一个与Treg聚集密切相关的特殊空间生态位。
在人肺腺癌组织中，研究同样观察到CHL1⁺细胞与FOXP3⁺ Treg的共定位现象，进一步支持了这一空间关系。
imCAF与Treg的空间共定位
3、imCAF通过CXCL9招募具有高免疫抑制能力的CXCR3⁺ Treg
进一步的机制研究将这一空间关系与趋化信号联系起来。
研究发现，imCAF是肿瘤组织中CXCL9的重要来源，而Treg细胞表达CXCR3。空间分析显示，CXCL9⁺ imCAF越丰富的区域，Treg数量越高，而且Treg更倾向于定位在CXCL9⁺ CHL1⁺ imCAF附近。
进一步分析发现，CXCR3⁺ Treg并不是普通的Treg亚群。与CXCR3⁻ Treg相比，这类细胞具有更明显的增殖、免疫抑制及抗原经历相关特征，并表现出更强的免疫抑制能力。
因此，研究最终将这一关系进一步串联起来：CHL1⁺ imCAF → CXCL9 → CXCR3⁺ Treg
也就是说，imCAF可能通过CXCL9形成趋化信号，将具有更强免疫抑制能力的Treg吸引到肿瘤边缘。
CXCL9介导的Treg招募
4、干预CXCR3或基质来源CXCL9可缓解免疫抑制并抑制肿瘤进展
为了验证上述关系并非单纯的空间相关，研究进一步开展了功能实验。
当Treg细胞缺失CXCR3后，其进入肺部肿瘤微环境的能力明显下降，同时具有增殖和免疫抑制特征的Treg比例也随之降低。
进一步的遗传学实验显示，Treg中的Cxcr3缺失或基质细胞中的Cxcl9缺失，均可减少肿瘤组织中的Treg积累，并增强CD8⁺ T细胞活化，最终降低肿瘤负荷。
在人类肺癌数据中，研究也发现与小鼠imCAF类似的CHL1⁺ CAF，并观察到其与Treg空间共定位；同时，CHL1高表达与较低的细胞毒性及较短的无进展生存期相关。
CXCR3缺失抑制Treg浸润与肿瘤生长
总 结
本研究通过整合单细胞转录组与10x Visium空间转录组技术，发现了肺腺癌中的一类新型免疫调节型CAF，并进一步将其与肿瘤免疫抑制微环境联系起来。
研究发现，CHL1⁺ imCAF并不是随机分布在肿瘤组织中，而是主要定位于肿瘤边缘，并与Treg形成明显的空间共定位。进一步研究表明，imCAF产生的CXCL9能够通过CXCR3信号促进CXCR3⁺ Treg募集，使具有较强免疫抑制能力的Treg在肿瘤区域聚集。
更重要的是，这一imCAF–CXCL9–CXCR3⁺ Treg轴并不仅仅停留在空间相关层面，遗传学干预进一步证明，阻断其中关键环节能够减少Treg积累、增强CD8⁺ T细胞活化并降低肿瘤负荷。
从空间视角来看，这项研究也提供了一个很有意思的启示：肿瘤免疫抑制并不只是“有哪些免疫细胞”的问题，还取决于这些细胞在组织中“在哪里相遇”。空间转录组将单细胞层面发现的细胞状态重新放回组织原位，使研究者能够进一步看到CAF与Treg之间的空间联系，也为理解肿瘤微环境中的细胞组织方式及寻找潜在治疗靶点提供了新的视角。
