Nat Biotechnol | 单核多模态空间转录组技术解析肿瘤新抗原与同源T细胞原位空间互作

撰文 | S

肿瘤新抗原介导的特异性 CD8⁺T细胞应答是肿瘤免疫治疗的核心生物学基础。体细胞非同义突变生成的突变肽经HLA分子递呈后，可被T细胞受体（TCR）特异性识别，由此激活的抗肿瘤免疫是免疫检查点阻断（ICB）、个性化新抗原疫苗与过继性T细胞疗法起效的关键。然而现有研究体系存在两大核心技术壁垒：其一，传统单细胞测序解离组织原生空间架构，丢失肿瘤细胞与浸润淋巴细胞的原位位置信息，无法判定T细胞是否与呈递同源新抗原的肿瘤细胞发生功能性接触；其二，现有空间TCR测序技术多依赖3' polyA捕获策略，V(D)J全长片段捕获灵敏度受限，且难以在同一组织切片同步完成肿瘤体细胞突变分型、全转录组与TCR克隆测序，难以直接建立TCR与对应新抗原的原位关联。即便结合体外四聚体分选、肽刺激实验验证T细胞抗原特异性，整套流程周期长、通量低，难以适配临床样本批量解析需求。

针对上述瓶颈，2 026 年 7 月 22 日，来自达纳法伯癌症研究所、哈佛医学院及 Broad 研究所的Catherine J. Wu团队 在Nature Biotechnology上发表研究论文Single-nucleus multimodal spatial transcriptomics reveals spatial colocalization of neoantigen-expressing tumor cells and cognate T cells，开发了Slide-GoTags液滴型单核多模态空间转录组平台。该技术以Slide-tags单核空间条形码体系为基础，在单张冷冻组织切片内同步实现全细胞核转录图谱、靶向体细胞突变分型、全长TCR CDR3扩增与纳米孔长读测序，依托统一细胞条形码完成三组学数据整合，可在单细胞核分辨率下定量可视化新抗原阳性肿瘤细胞与其同源T细胞的空间共定位，系统解析ICB重塑的原位免疫微环境，并跨多癌种定义干扰素调控的肿瘤免疫原性龛，为空间层面解析抗原特异性抗肿瘤免疫建立标准化技术范式。

研究团队首先利用 MC38结直肠癌小鼠模型，对比anti-PD1与anti-CTLA4塑造的差异化空间免疫景观。以优势新抗原Rpl18 p.Q125R为标志物，经四聚体分选的同源TCR作为注释基准。结果显示anti-PD1组T细胞整体浸润水平更高，Rpl18特异性克隆显著扩增，且仅该类T细胞与突变肿瘤存在统计学共定位。T 细胞与突变肿瘤的空间距离直接调控增殖代谢通路活化；通过梯度新抗原表达模型证实，高剂量持续抗原刺激会显著上调CD8 + T细胞TIM3/LAG3双耗竭表型。两 类抑制剂对基质微环境重塑存在明显差异： anti-PD1诱导抗原呈递型apCAF大量富集，apCAF可通过B2m-Klrc1通路介导局部免疫抑制；anti-CTLA4处理后成纤维细胞丰度偏低，非特异性T细胞多偏向中心记忆表型，从空间基质维度解释两种药物应答差异的潜在机制。

研究团队进一步在携带个体化 NSUN5 p.Q18K新抗原的人透明细胞肾细胞癌（ccRCC）样本验证平台临床适用性。对肿瘤四块分区切片分别测序，切片A富集NSUN5突变肿瘤与同源T细胞；NMS定量证实仅NSUN5靶向T细胞与突变肿瘤显著共定位。利用核密度估计划分抗原 - T细胞高密度交互免疫龛，龛内TCR抗原亲和力更高，细胞毒性与耗竭特征同步上调，肿瘤细胞高表达IFN、MHC相关基因；空间配体受体分析显示CXCL9-CXCR3趋化轴在免疫龛高度富集，同时存在BTLA介导 的负向调控信号，复现人体原位抗原特异性免疫交互网络。

为明确该模式的泛癌普适性，研究纳入肾癌、黑色素瘤、胶质母细胞瘤、卵巢癌共 9例临床样本，总计捕获13万余个细胞核，筛选59个潜在功能性新抗原。基于T细胞密度与泛癌IFN应答模块MP17的空间重叠，研究首次定义IFN驱动的免疫原性龛。聚类结果显示黑色素瘤、ccRCC等“热肿瘤”广泛存在该结构，胶质瘤、卵巢癌等“冷肿瘤”几乎缺失。免疫龛内T细胞克隆扩增比例显著升高，队列共鉴定10组与新抗原空间配对的TCR，3组在免疫龛特异性富集；瘤内IFNγ干预实验直接证实， 干扰素信号可促进抗原特异性 T细胞向肿瘤浸润，明确其为免疫龛形成的核心驱动因子。

基于 NetMHCpan预测的HLA结合亲和力，研究将突变肽分为强、弱结合两类，二者在组织内形成独立高密度区域。强结合新抗原区域富集耗竭型CD8 + T 细胞 ，且细胞距突变位点越近耗竭特征越显著；弱结合区域以M2型抑制性巨噬细胞为主，CD8 + T 细胞 维持效应记忆表型，无持续抗原诱导的耗竭，揭示新抗原HLA亲和力通过重塑局部空间免疫组分，决定肿瘤固有免疫原性。

总的来说， Slide-GoTags为精准免疫治疗提供全新工具：微量穿刺组织即可原位筛选功能性抗肿瘤TCR，缩短细胞疗法靶点研发周期；MP17免疫龛可作为预判免疫检查点抑制剂疗效的空间标志物；apCAF、IFN相关通路为联合免疫干预提供新靶点。 但该工作目前仍存在一定局限：当前体系仅适配冷冻单细胞核样本，细胞质 mRNA丢失降低低丰度TCR、弱表达突变的检出效率；细胞核堆叠会轻微干扰共定位定量；空间邻近仅为TCR特异性间接证据，仍需体外功能实验验证；临床样本队列规模有限，暂无法关联患者预后与治疗响应。 后续研究将优化单细胞捕获方案、兼容 FFPE标本，并整合空间蛋白组，拓展至自身免疫、慢性感染等领域，为空间维度解析抗原特异性免疫应答建立标准化技术体系。

https://doi.org/10.1038/s41587-026-03194-1

制版人： 十一

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