芯空一号快讯 | Visium HD空间转录组联合PCF空间蛋白组，揭示结直肠癌微转移灶免疫逃逸与复发风险

01 研究背景

结直肠癌（CRC）转移后的复发与微小残留病灶（MRD）及持续存在的微转移灶密切相关。相比于容易被观察到的宏转移灶，微转移灶通常体积较小、难以通过常规影像学发现，其细胞状态与周围微环境的空间特征仍缺乏系统认识。

近日，发表于Cancer Cell的研究《Spatial Multi-Omics Landscape of Colorectal Cancer Macro- and Micrometastases》，通过整合空间转录组、空间蛋白组及基因组分析，系统绘制了结直肠癌原发灶、肝转移灶及肺转移灶的空间多组学图谱，揭示了微转移灶独特的演化状态和免疫抑制微环境，并发现与MRD、复发及化疗耐药相关的潜在分子标志物。

02 多组学技术路线

研究纳入来自19例结直肠癌患者的49份肿瘤样本，联合应用 10x Genomics Visium空间转录组、Visium HD高分辨率空间转录组、PhenoCycler-Fusion（PCF）IO60空间蛋白组以及激光显微切割联合全基因组测序（LCM-WGS），并整合单细胞转录组及临床队列数据。

样本选择

其中，Visium空间转录组用于解析组织整体转录特征与空间表达程序；Visium HD进一步提高空间分辨率，识别细胞亚群及微转移灶特异性分子特征；PCF IO60通过高多重蛋白成像，在单细胞尺度验证免疫细胞、成纤维细胞及肿瘤细胞的空间分布与功能表型。多组学联合分析实现了从肿瘤克隆演化、空间微环境解析到临床标志物筛选的系统研究。

03 研究发现

1、微转移灶呈现早期演化特征，多组学联合解析其空间细胞组成

研究通过空间转录组推断拷贝数变异（CNV），结合LCM-WGS验证及系统发育分析，发现结直肠癌肝微转移灶倾向于位于肿瘤克隆演化的早期分支，相较宏转移灶具有较低的CNV负荷和更明显的静息、干细胞样特征。研究进一步利用Visium HD识别高分辨率空间细胞群体，并通过PCF IO60在蛋白层面验证Visium识别的肿瘤、免疫及基质相关空间转录特征。这些发现提示，微转移灶可能以相对静息的干细胞样状态持续存在，为理解MRD及肿瘤复发提供了新的生物学依据。

空间转录组与空间蛋白组交叉验证肝转移灶细胞组成及空间分布

2、空间转录组联合空间蛋白组揭示微转移灶的免疫抑制生态位

研究发现，宏转移灶与微转移灶具有显著不同的空间微环境结构。宏转移灶周围主要富集肌成纤维细胞型癌相关成纤维细胞（myCAF），并伴随细胞外基质重塑；而微转移灶周围则表现出更明显的淋巴细胞富集和免疫抑制特征。空间转录组显示，微转移灶中PD-1、CTLA-4等免疫调控相关信号增强，PCF IO60进一步在蛋白层面观察到PD-1⁺ T细胞增加及GZMB⁺ T细胞减少，并证实微转移灶附近T细胞表达PD-1和TOX等耗竭标志物。结合Visium HD配体-受体分析，研究进一步发现NECTIN/PVR–TIGIT、CD274–PDCD1等免疫抑制相关信号，提示微转移灶虽然存在免疫细胞浸润，却可能通过T细胞功能障碍形成有利于肿瘤持续存活的空间生态位。

宏转移灶形成myCAF基质屏障，微转移灶呈现T细胞耗竭的免疫抑制生态位

3、发现与MRD、肿瘤复发及化疗耐药相关的六基因特征

基于宏转移灶、微转移灶及正常组织的空间转录差异，研究进一步结合Visium HD筛选出肝微转移灶特异性的六基因特征，包括BCL7B、COX17、RNF40、YME1L1、WEE1和AEN。通过空间定位与单细胞数据整合，研究识别出具有较高六基因特征评分的肿瘤细胞亚群，表现出干细胞样、静息及免疫抑制相关特征。在后续临床队列分析中，较高的六基因特征评分与更短的无病生存期、MRD阴性生存期以及化疗耐药状态相关，并在多个独立队列中获得支持，为结直肠癌转移复发风险评估及潜在标志物开发提供了研究依据。

肝微转移灶特异性六基因特征与结直肠癌复发及化疗耐药相关

总结与展望

这项研究展示了空间多组学在肿瘤微转移研究中的重要价值。Visium空间转录组用于发现组织尺度的分子变化，Visium HD进一步定位微小病灶及特定细胞状态，PCF IO60则从蛋白层面验证关键细胞群体、空间邻域及免疫功能表型。不同技术在分子信息、空间分辨率和功能表型上的互补，使研究能够更全面地解析肿瘤细胞与微环境之间的复杂关系。

从微转移灶的空间识别，到免疫逃逸相关机制的探索，再到复发及耐药相关标志物的筛选，空间转录组与空间蛋白组的联合应用，为肿瘤微转移灶及微小残留病相关研究提供了新的思路，也为临床复发风险分层提供了潜在的分子依据。