近日，《Cancer Cell》（IF=44.5）发表了一项里程碑式研究，由Valentin Marteau团队牵头，整合427万个单细胞、1670个样本，构建了大规模CRC单细胞图谱，首次系统解析了中性粒细胞在CRC肿瘤微环境（TME）中的异质性、空间组织特征及调控机制，为CRC免疫治疗提供了全新的靶点与思路。今天，我们就深度拆解这项研究，读懂其核心价值与技术亮点。

核心研究方法
在实验方面，本研究结合了单细胞测序（scRNA-seq）、空间转录组（10x Genomics Xenium）、成像质谱流式（IMC）、患者来源类器官（PDO）与中性粒细胞共培养、体内动物模型等多种技术，核心方法聚焦于“多模态单细胞解析”与“功能验证”。

在生物信息学方面，利用其自主研发的Shears工具，结合 NMF分析、轨迹分析（Slingshot）、细胞-细胞相互作用分析（LIANA+）、 Niche Compass细胞生态位等分析进行。其流程图核心逻辑：

文章详解
大规模CRC单细胞图谱的构建
整合48项研究、76个数据集，涵盖650名患者、1670个样本，共427万个细胞，注释为12个粗细胞类型、61个主要细胞亚型，包括上皮细胞、免疫细胞、基质细胞等。优化BD Rhapsody测序方案，成功捕获中性粒细胞等低mRNA含量细胞，补充了4个独立队列（266名患者）的单细胞数据、空间转录组数据（370万个细胞）及蛋白质组数据（71.5万个细胞），形成多模态单细胞图谱。

研究总体概念示意图

2. TME单细胞水平解析与患者免疫表型
基于单细胞数据，验证了传统CMS分型与TME分型的细胞组成特征，进一步通过 Leiden 聚类，将CRC分为4种免疫表型（ID、T、B、M），其中T细胞优势型患者MSI比例更高，预后更优；同时利用非负矩阵分解（NMF），识别出髓系细胞的共识基因表达程序，包括4个免疫调节程序（免疫抑制、炎症反应、B细胞/T细胞相互作用），揭示了髓系细胞在TME中的核心调控作用。

基于肿瘤免疫表型的CRC患者分型

3. 基因型-免疫表型关联分析
开发Shears生物信息学工具，关联TCGA、AC-ICAM等队列的bulk RNA-seq数据与单细胞图谱，发现：B细胞、浆细胞、CD8+ T细胞等与CRC患者良好预后相关，中性粒细胞、内皮细胞等与不良预后相关；MSI肿瘤比MSS肿瘤具有更丰富的免疫浸润；KRAS突变肿瘤中性粒细胞浸润增加，BRAF突变肿瘤中性粒细胞浸润减少。通过患者来源类器官与中性粒细胞共培养实验，证实KRAS突变肿瘤可通过条件培养基诱导中性粒细胞向促肿瘤表型（TAN）极化，抑制CD8+ T细胞活化。

细胞组成、存活与基因型的关联性

4. 中性粒细胞异质性与表型可塑性
对30924个中性粒细胞进行亚群分析，鉴定出3个血液中性粒细胞亚型（BN1-BN3）和4个肿瘤相关中性粒细胞亚型（TAN1-TAN4）；轨迹分析显示，中性粒细胞从血液（BN1→BN3）迁移至肿瘤组织（TAN1）后，分化为两种表型：TAN4（高表达IL1A/IL1B，促肿瘤）和TAN2/TAN3（高表达HLA-DRA，具有抗原呈递功能，抗肿瘤）。HLA-DRA+ 中性粒细胞在肿瘤核心区高表达时，患者预后更好，其定位对肿瘤进展具有重要调控作用。

结直肠癌中性粒细胞的特征

5. 中性粒细胞空间生态位解析
利用10x Genomics Xenium空间转录组技术（15名患者FFPE样本），发现中性粒细胞在肿瘤核心区与侵袭边缘呈簇状分布，形成中性粒细胞富集的功能生态位；该生态位中，中性粒细胞高表达IL1B，成纤维细胞高表达CXCL5/CXCL3/CXCL1，通过IL-1信号与CXCR1/CXCR2信号实现中性粒细胞与成纤维细胞的相互作用，促进肿瘤耐药。成像质谱流式（IMC）技术进一步验证了中性粒细胞的空间簇状分布特征。

空间单细胞多模态分析

6. 小鼠模型验证肿瘤-骨髓轴调控机制
构建AKPS原位CRC小鼠模型（携带CRC四大驱动突变），发现肿瘤可诱导血液中中性粒细胞数量增加，且中性粒细胞从骨髓→血液→肿瘤组织过程中，表型逐渐活化（Siglec-F、CD11b、PD-L1表达升高）；scRNA-seq分析显示，肿瘤信号可调控骨髓中中性粒细胞前体的转录程序，使其提前成熟；抗Ly6G抗体治疗可选择性清除促肿瘤的Siglec-F+ 中性粒细胞，减少CD4+ PD-1+ 耗竭T细胞，改善TME。

结直肠癌小鼠原位器官移植模型中的中性粒细

7. 讨论与结论
本研究构建的大规模CRC多模态单细胞图谱，不仅填补了中性粒细胞在CRC研究中的空白，更实现了CRC免疫表型的精准分层，揭示了中性粒细胞在TME中的双重功能与调控机制，为CRC免疫治疗提供了多个全新靶点——HLA-DRA+ 中性粒细胞的抗原呈递功能可用于增强抗肿瘤免疫，IL-1信号与Siglec-F+ 中性粒细胞可作为靶向治疗的靶点，为MSS型CRC患者提供了新的治疗方向。

未来，随着研究的深入，有望进一步优化中性粒细胞靶向策略，结合免疫检查点抑制剂，构建“靶向髓系细胞+免疫激活”的联合治疗方案，突破CRC免疫治疗的瓶颈。同时，本研究建立的多模态单细胞分析流程与Shears工具，也为其他实体瘤的TME研究提供了可借鉴的范式。

参考文献：
【1】Marteau V, Nemati N, Handler K., et al.Single-cell integration and multi-modal profiling reveals phenotypes and spatial organization of neutrophils in colorectal cancer. Cancer Cell. 2026 Jan 12;44(1):146-165.e14. doi: 10.1016/j.ccell.2025.12.003.