腹膜轉(zhuǎn)移胃癌IPC機(jī)制：從轉(zhuǎn)錄組看腹腔免疫微環(huán)境重塑

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》 2026年第 11期《腹腔灌注化療誘導(dǎo)腹膜轉(zhuǎn)移胃癌患者免疫微環(huán)境重塑的轉(zhuǎn)錄組特征》

胃癌腹膜轉(zhuǎn)移（GCPM）預(yù)后較差，局部免疫微環(huán)境在疾病進(jìn)展與治療反應(yīng)中具有重要作用?！犊萍紝?dǎo)報(bào)》邀請國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院焦宇辰教授團(tuán)隊(duì)撰寫文章，整合腹腔灌注化療（IPC）前、后配對的腹腔灌洗液轉(zhuǎn)錄組測序（bulk RNA-seq）與單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)，對IPC相關(guān)的免疫微環(huán)境進(jìn)行分析。

胃癌在全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率居第5位，在中國，胃癌的發(fā)病率和死亡率長期位于惡性腫瘤前列。其中腹膜轉(zhuǎn)移（GCPM）是晚期胃癌較常見的轉(zhuǎn)移形式之一，患者生存預(yù)后整體較差。近年來，隨著局部治療的發(fā)展，腹腔灌注化療（IPC）逐漸成為改善腹膜轉(zhuǎn)移患者預(yù)后的重要策略之一。

單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）可在單細(xì)胞層面刻畫組織的細(xì)胞組成與轉(zhuǎn)錄特性，揭示細(xì)胞異質(zhì)性與稀有亞群，適用于復(fù)雜腫瘤微環(huán)境解析。

鑒于轉(zhuǎn)錄組（bulk RNA-seq）在差異基因識別與通路富集上較好的效能，以及scRNA-seq在細(xì)胞類型與狀態(tài)解析上的高分辨率，組合分析有望在細(xì)胞分類與通路富集之間取得合理的平衡，提升解析能力。

01

材料和方法

1.1 樣本獲取與數(shù)據(jù)來源

我們的研究納入3例GCPM患者，采集IPC前后的腹腔灌洗液共6份樣本用于bulk RNA分析；其中1例患者的2份樣本同步用于scRNA-seq?；颊咝畔⒓皽y序用途見表1（缺失項(xiàng)以NA標(biāo)注）。

表1 IPC前后腹腔灌洗液樣本與測序信息

bulk RNA-seq采用Illumina NovaSeq 6000平臺進(jìn)行雙端150 bp測序，原始FASTQ數(shù)據(jù)使用nf?core/rnaseq（v3.11.2，默認(rèn)參數(shù)）完成質(zhì)量控制與預(yù)處理，并比對至GRCh38參考基因組。

1.2 bulk RNA?seq差異表達(dá)分析

在R 4.4.2環(huán)境下使用DESeq2（v1.40.2）進(jìn)行差異基因分析，以P<0.05且|log2FC|>2為閾值篩選顯著差異基因，并用EnhancedVolcano（v1.18.0）可視化。

1.3 bulk RNA-seq功能富集與免疫細(xì)胞去卷積

使用clusterProfiler（v4.8.3）分別對差異上調(diào)與下調(diào)基因進(jìn)行富集分析，Hallmark基因集經(jīng)msigdbr獲取并用enricher進(jìn)行富集；GO_BP使用enrichGO、KEGG使用enrichKEGG富集分析，僅保留Benjamini-Hochberg校正后的P值（adjusted P value，adjP）<0.05的通路。免疫去卷積采用CIBERSORT（v0.1.0）與LM22特征矩陣估計(jì)樣本的相對細(xì)胞比例。

1.4 scRNA?seq數(shù)據(jù)處理

使用Seurat（v5.1.0）進(jìn)行預(yù)處理。讀入原始UMI計(jì)數(shù)矩陣后，保留在≥3個細(xì)胞中表達(dá)的基因；在細(xì)胞層面進(jìn)行質(zhì)控：剔除基因數(shù)（nFeature_RNA）<200或>6500、或線粒體基因比例>15%的細(xì)胞。為降低雙/多胞干擾，采用DoubletFinder與scDblFinder交叉鑒定去除雙胞/多胞，隨后進(jìn)行對數(shù)歸一化與標(biāo)準(zhǔn)化。

1.5 降維聚類與細(xì)胞注釋

以FindVariableFeatures選取高可變基因，進(jìn)行主成分分析（PCA），并結(jié)合ElbowPlot確定用于聚類的主成分?jǐn)?shù)。使用FindAllMarkers（Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，默認(rèn)參數(shù)）獲得各簇差異標(biāo)志基因，結(jié)合典型標(biāo)志與文獻(xiàn)進(jìn)行細(xì)胞類型注釋。

1.6 基因集合打分

采用AUCell算法（AUC?based cell scoring, v1.28.0）對單細(xì)胞進(jìn)行基因集活性評分，以反映相關(guān)生物過程的活躍程度。具體流程如下：（1）輸入表達(dá)矩陣；（2）構(gòu)建細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)排序矩陣；（3）計(jì)算AUC活性分?jǐn)?shù)；（4）結(jié)果整合。

1.7 組分分析

提取每個細(xì)胞的細(xì)胞類型與樣本信息，在每個樣本內(nèi)，按細(xì)胞類型分組計(jì)數(shù)，并計(jì)算該類型的比例，將各樣本各細(xì)胞類型的比例匯總為“樣本×細(xì)胞類型”，用于后續(xù)比較與可視化。

1.8 細(xì)胞通訊分析

采用CellChat（v2.1.1）對單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)胞通訊推斷。按照CellChat推薦的標(biāo)準(zhǔn)流程完成通訊概率計(jì)算、通路層面通訊概率匯總與網(wǎng)絡(luò)聚合，并分別以連接數(shù)與通訊強(qiáng)度表征不同細(xì)胞類群之間的通訊水平。網(wǎng)絡(luò)中心性等拓?fù)渲笜?biāo)由netAnalysis_computeCentrality計(jì)算，差異通訊的統(tǒng)計(jì)顯著性通過置換檢驗(yàn)獲得，并采用Benjamini-Hochberg方法進(jìn)行多重檢驗(yàn)校正，adjP<0.05判定為顯著，通訊網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵結(jié)果通過netVisual_bubble與netVisual_circle進(jìn)行可視化展示。

02

結(jié)果與分析

2.1 胃癌腹膜轉(zhuǎn)移患者IPC前后bulk RNA?seq差異分析

我們研究納入3例女性GCPM患者（均接受IPC，臨床概況見表1）。對IPC前后的6份腹腔灌洗液樣本進(jìn)行bulk RNA?seq差異分析，以P<0.05且|log2FC|>2為閾值，共檢出713個差異基因，IPC后高表達(dá)基因137個；低表達(dá)基因576個（圖1（a））?；诓町惢虻腉O、KEGG和Hallmark富集分析顯示（圖1（b）），紅色為IPC后高表達(dá)的通路，主要富集在免疫與炎癥相關(guān)過程；藍(lán)色為IPC前高表達(dá)的通路，主要富集基質(zhì)重塑與血管生成相關(guān)過程。整體上，IPC后樣本呈免疫效應(yīng)相關(guān)特征，IPC前樣本更突出組織重塑與血管生成信號。進(jìn)一步采用CIBERSORT去卷積估計(jì)，樣本總體以T細(xì)胞與髓系細(xì)胞為主，其中以單核為主的髓系類群占比50%以上（圖1（c））。在本隊(duì)列中，IPC后CD8+T細(xì)胞比例由7.6%升至11.5%，Tregs由7.2%降至5.0%，髓系中以單核為主的成分變化趨勢較明顯，由49.8%降至33.4%，細(xì)胞組成變化與通路富集趨勢基本一致（圖1（d））。

圖1 GCPM患者IPC前后腹腔灌洗液bulk RNA?seq分析

2.2 胃癌腹膜轉(zhuǎn)移患者IPC前后腹腔灌洗液scRNA-seq分析

為進(jìn)一步在單細(xì)胞分辨率上驗(yàn)證并細(xì)化bulk RNA-seq分析，選取1例患者IPC前后配對腹腔灌洗液進(jìn)行scRNA-seq分析，用于定位差異通路的細(xì)胞來源，并比較治療前后細(xì)胞組成及狀態(tài)。

經(jīng)嚴(yán)格質(zhì)量控制、整合及降維分析后，共獲得13571個高質(zhì)量細(xì)胞。基于典型標(biāo)記基因進(jìn)行注釋，識別出5種主要細(xì)胞：髓系細(xì)胞、T細(xì)胞、NK細(xì)胞、B細(xì)胞與上皮細(xì)胞（圖2（a）），細(xì)胞類群顏色與右側(cè)注釋顏色對應(yīng)。采用Harmony進(jìn)行批次效應(yīng)校正后，不同來源的細(xì)胞在二維空間中均勻分布，表明校正效果良好（圖2（b））。氣泡圖展示了各類細(xì)胞的特征基因表達(dá)，支持細(xì)胞注釋的準(zhǔn)確性（圖2（c））。

比較IPC前后的細(xì)胞組成發(fā)現(xiàn)，IPC后免疫細(xì)胞占比上升，T細(xì)胞由28.7%增至38.0%（呈上升趨勢），NK細(xì)胞由0.9%增至2.5%；同時，髓系細(xì)胞占比由70.0%降至57.8%（呈下降趨勢），但B細(xì)胞與上皮細(xì)胞占比較低，變化幅度有限（圖2（d））。

圖2 GCPM患者IPC前后腹腔灌洗液細(xì)胞類型及比例

2.3 IPC后T細(xì)胞譜系變化與功能指征

為評估IPC對局部微環(huán)境中T細(xì)胞的影響，對T細(xì)胞進(jìn)一步分亞群與注釋，依據(jù)典型標(biāo)志基因?qū)⑵浞譃?個亞群（圖3（a）和（b）），類群顏色與右側(cè)注釋顏色一致。標(biāo)志基因與生物學(xué)特征一致（圖3（c）），與既往報(bào)道一致。

對比IPC前后的細(xì)胞組成（圖3（d）），觀察到IPC后CD8_CTL和CD4_Tn升高，而CD4_Treg下降，這提示IPC可能提升CD8+T細(xì)胞的殺傷功能，同時減弱Treg的抑制作用。采用基于基因表達(dá)排名的AUCell算法對T細(xì)胞功能基因集進(jìn)行單細(xì)胞活性評分，并在細(xì)胞亞群層面匯總比較，得分組間差異采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)（圖3（e））。

綜上，IPC可能通過增加效應(yīng)性CD8+T細(xì)胞的比例并增強(qiáng)其殺傷功能，同時，耗竭性和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞亞群比例降低，提示了IPC可能有助于調(diào)節(jié)免疫抑制環(huán)境，增強(qiáng)免疫應(yīng)答。

圖3 T細(xì)胞亞群及功能分析

2.4 IPC與髓系抑制性特征減弱相關(guān)

為刻畫髓系細(xì)胞功能，進(jìn)行了單細(xì)胞層面的亞群解析與功能分析。聚類后共鑒定出4個亞群，類群顏色與圖右側(cè)標(biāo)識一致（圖4（a））。標(biāo)志基因表達(dá)在對應(yīng)亞群中高表達(dá)（圖4（b））。AUCell基因集活性評分顯示，各亞群在M1/M2極化、血管生成和吞噬作用等方面存在差異（圖4（c））。各亞群M2得分均高于M1得分，提示GCPM腹腔微環(huán)境中的髓系類群可能整體以免疫抑制為主。

IPC后，髓系細(xì)胞在整體組成層面由70.0%下降至57.8%（圖2（d））。在亞群功能層面，基于AUCell功能評分的組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，相關(guān)差異未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性，但呈現(xiàn)明確的趨勢：血管生成評分下降而吞噬評分上升（圖4（d））。上述趨勢指向髓系介導(dǎo)的免疫抑制可能減弱，微環(huán)境可能向更有利于效應(yīng)淋巴細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用的方向重塑。

圖4 髓系細(xì)胞亞群及功能分析

2.5 IPC誘導(dǎo)免疫細(xì)胞通訊格局變化

為刻畫IPC對全局細(xì)胞通訊的影響，比較了IPC前后通訊網(wǎng)絡(luò)：IPC后不同譜系間的通訊強(qiáng)度整體增強(qiáng)，其中CD8_CTL與其他亞群通訊提升較為明顯。具體而言，IPC后CD8_CTL指向其他亞群的通訊強(qiáng)度（圖5（b））較IPC前增強(qiáng)（圖5（a）），其他亞群指向CD8_CTL的通訊強(qiáng)度（圖5（d））也較IPC前增強(qiáng)（圖5（c）），且與髓系亞群之間的增加最明顯。

進(jìn)一步關(guān)注CD8_CTL與髓系亞群的互作，CD8_CTL作為sender時（圖5（e）），IPC后與多個髓系亞群互作增強(qiáng)，與抑制過度炎癥及促進(jìn)巨噬細(xì)胞清除凋亡細(xì)胞相關(guān)；CCL4?CCR5軸，與效應(yīng)T/NK細(xì)胞的募集與增效相關(guān)，支持抗腫瘤免疫的增強(qiáng)。作為receiver時（圖5（f）），多條黏附和共刺激信號增強(qiáng)。

綜上，趨化（CCL4?CCR5）與黏附/共刺激（NECTIN2?CD226）等信號的增強(qiáng)提示IPC可能促進(jìn)了CD8_CTL的募集、駐留與功能維持（圖5（e）和（f）），表明IPC后局部微環(huán)境可能得到一定程度上的免疫恢復(fù)。

圖5 髓系亞群與CD8_CTL的細(xì)胞間通訊分析

03

GCPM是晚期胃癌常見的轉(zhuǎn)移形式之一，整體預(yù)后不佳。IPC可降低復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)并改善生存，但I(xiàn)PC前后腹腔微環(huán)境變化仍不清楚。基于IPC前后配對腹腔灌洗液，聯(lián)合bulk RNA-seq與scRNA-seq，探討GCPM患者IPC前后免疫微環(huán)境的變化。

bulk RNA結(jié)果顯示，IPC后炎癥?趨化與先天免疫相關(guān)基因如IL1B、IRAK2、NLRP3等上調(diào)，并富集于白細(xì)胞遷移的正向調(diào)控與趨化因子信號通路，提示IPC后炎癥?趨化被激活，白細(xì)胞遷移與免疫招募能力增強(qiáng)。

scRNA-seq總體與bulk RNA結(jié)論一致：IPC后T/NK細(xì)胞比例上升，髓系比例下降。IPC后髓系比例下降，亞群分析顯示巨噬亞群的M1/M2評分并非對立，符合其表型已由二分法演變?yōu)檫B續(xù)譜系模型。功能上，Mph_APOE與Mph_SELENOP在吞噬得分較高、血管生成得分較低，并在IPC后，血管生成評分下降與吞噬評分上升，可能提示髓系細(xì)胞由促血管生成/組織重塑相關(guān)程序向清除與抗原處理相關(guān)功能偏移，有利于減弱免疫抑制。與此同時，LXR?APOE軸可能通過削弱髓系免疫抑制限制先天免疫抑制，提示其具有可藥理調(diào)控的“雙重性”。

細(xì)胞通訊層面，IPC后CD8_CTL與髓系細(xì)胞互作增強(qiáng)，CCL4?CCR5與NECTIN2?CD226等免疫信號通路增強(qiáng)。上述通路的增強(qiáng)提示IPC可能促進(jìn)免疫微環(huán)境功能恢復(fù)并提升細(xì)胞毒性反應(yīng)。

總體而言，bulk與單細(xì)胞兩個層面的結(jié)果在方向上具有一致性：炎癥?趨化與先天免疫信號增強(qiáng)、效應(yīng)T/NK成分與功能狀態(tài)上調(diào)、Treg細(xì)胞及髓系抑制特征下降，并伴隨趨化?共刺激相關(guān)通訊軸增強(qiáng)。

我們的研究以配對腹腔灌洗液樣本開展多組學(xué)縱向分析，較為直接地揭示了IPC相關(guān)的“效應(yīng)T細(xì)胞增強(qiáng)—髓系抑制減輕”的方向性變化，但亦存在以下局限性。第一，樣本量有限，統(tǒng)計(jì)效能受限，部分觀察結(jié)果僅能支持趨勢性變化。第二，腹腔灌洗液作為腹膜生態(tài)位的替代樣本，其細(xì)胞組成可能受個體差異及灌洗回收效率等因素影響。第三，IPC后取樣時間窗口相對靠近治療實(shí)施，可能主要反映早期免疫重塑。后續(xù)研究可在更大隊(duì)列中結(jié)合多時間點(diǎn)縱向采樣，結(jié)合空間組學(xué)驗(yàn)證關(guān)鍵細(xì)胞在腹膜轉(zhuǎn)移灶的原位分布，并通過體外功能實(shí)驗(yàn)或動物模型對關(guān)鍵通訊軸等進(jìn)行機(jī)制驗(yàn)證，以進(jìn)一步明確IPC誘導(dǎo)免疫重塑的時序特征及其與療效預(yù)后的關(guān)聯(lián)。

04

結(jié)論

研究從基因、通路及免疫細(xì)胞組成功能層面，刻畫了IPC前后腹膜免疫微環(huán)境的變化。

1）IPC后免疫微環(huán)境整體呈現(xiàn)效應(yīng)增強(qiáng)與抑制減弱：bulk RNA-seq表明炎癥/趨化與先天免疫通路上調(diào)；CIBERSORT與scRNA-seq一致顯示CD8+T比例上調(diào)、Treg細(xì)胞比例下降，髓系抑制性作用減弱。

2）細(xì)胞通訊層面，CCL4?CCR5與NECTIN2?CD226軸在IPC后權(quán)重上升，提示效應(yīng)T細(xì)胞募集、駐留及細(xì)胞毒性功能可能被加強(qiáng)。

綜上，IPC可能通過增強(qiáng)效應(yīng)T細(xì)胞活性及減弱髓系抑制功能，提示腹膜免疫微環(huán)境發(fā)生部分重塑，上述發(fā)現(xiàn)為優(yōu)化局部干預(yù)與免疫聯(lián)合策略提供轉(zhuǎn)錄組學(xué)依據(jù)。

本文作者：楊麗婷、馬亞銳、焦宇辰

作者簡介：楊麗婷，國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院，碩士研究生，研究方向?yàn)槟[瘤微環(huán)境；馬亞銳（通信作者），國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院，博士后，研究方向?yàn)楣δ芑蚪M學(xué)、腫瘤基因組、腫瘤藥物高通量篩選；焦宇辰（共同通信作者），國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院，教授，研究方向?yàn)榛诙嘟M學(xué)及功能基因組的腫瘤機(jī)制及轉(zhuǎn)化。

文章來 源 ：楊麗婷, 馬亞銳, 焦宇辰. 腹腔灌注化療誘導(dǎo)腹膜轉(zhuǎn)移胃癌患者免疫微環(huán)境重塑的轉(zhuǎn)錄組特征[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2026, 44(11): 58?68.

本文有刪改，

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