近年來，精準靶向腫瘤的免疫激活策略成為癌癥研究的前沿方向。三級淋巴結構（Tertiary Lymphoid Structures, TLS）作為腫瘤微環境中具有器官樣結構的淋巴聚集體，其在腫瘤內的空間定位及功能表型與免疫治療應答的相關性備受關注。臨床研究表明，TLS 的存在與腫瘤患者接受免疫檢查點抑制劑治療后的預后改善顯著相關，提示其作為預測性生物標志物的潛在價值。然而，傳統組織病理學分類方法難以解析TLS在空間分布模式、細胞組成及分子特征上的復雜異質性，亟需整合空間組學技術揭示其在腫瘤免疫微環境中的功能調控機制。

近日，中山大學附屬第一醫院肝膽胰外科中心、精準醫學研究院，中山大學中山醫學院、華大生命科學研究院等團隊，聯合利用華大自主研發的高分辨率時空組學技術Stereo-seq，首次繪制出肝細胞癌中TLS的全景發育圖譜。該研究不僅詳細描繪了TLS在調控抗腫瘤免疫及免疫治療反應中的獨特特征，更首次揭示了色氨酸代謝在TLS成熟過程中的關鍵調控作用，為肝細胞癌及其它癌癥的早期診斷和新型免疫治療方案的開發提供重要參考。相關成果發表于國際學術期刊Cancer Cell。

文章頁面截圖

關鍵研究發現

01

借助時空組學技術構建TLS精準分類模型

研究團隊在肝細胞癌患者樣本中實現了TLS的全面原位鑒定和精準注釋，大幅提升了臨床數據采集的效率。借助一套集成自動化鑒定流程，并結合TLS相關基因特征、空間共表達模式及免疫細胞簇的空間聚類方法，團隊在肝細胞癌患者隊列中共識別出937個TLS，其中成熟TLS的數量達69個。此前研究表明，成熟的TLS與多種實體瘤患者的預后改善及免疫治療療效的顯著提高密切相關，而未成熟TLS的臨床意義則仍存有爭議。

基于高分辨率的空間細胞信息與分子信號，團隊構建了一個基于發育軌跡的全新分類模型，將未成熟TLS進一步細分為“趨向成熟型”（預示未來有望成熟）和“偏離成熟型”（可能無法成熟）。同時，利用機器學習技術實現了對TLS狀態的精準區分。后續分析表明，“趨向成熟型”TLS中T細胞功能通路顯著激活，并與B細胞發生更緊密的相互作用，提示其在調控免疫治療反應中發揮著關鍵作用，為優化免疫檢查點抑制劑的臨床應用提供了新思路。

自主開發的TLS鑒定流程，在肝細胞癌組織中原位鑒定TLS

02

鎖定關鍵調控因子，揭示免疫治療協同奧秘

通過深入數據挖掘，研究團隊發現肝癌細胞通過調控色氨酸代謝，顯著影響TLS的成熟。數據顯示，高TDO2（該基因編碼的酶負責開啟色氨酸的代謝過程）表達區域更易形成“偏離成熟型”TLS；而在不同TLS類型中，B細胞的色氨酸代謝活性存在明顯差異，特別是在初始B細胞和生發中心B細胞中，“偏離成熟型”TLS呈現出色氨酸代謝活性顯著的空間富集。

研究團隊在小鼠肝細胞癌模型中進一步驗證了這一發現：低色氨酸飲食不僅顯著提升了成熟TLS的密度，還改善了腫瘤內的代謝環境。進一步分析結果顯示，低色氨酸飲食或TDO2抑制劑均能夠增加成熟TLS數量，并與抗PD-1免疫治療產生協同效應，有效縮小腫瘤體積。這些發現強調了色氨酸代謝在決定TLS成熟命運及其對免疫治療反應中的關鍵作用。

（上圖）未成熟TLS的不同命運，受腫瘤微環境中色氨酸代謝水平的影響；（下圖）“趨向成熟型”TLS具有響應免疫治療的潛力；實驗表明限制色氨酸代謝和低色氨酸攝入，都可以與免疫治療協同增強TLS的成熟及抗腫瘤活性。

文章通訊作者、中山大學中山醫學院院長、中山大學附屬第一醫院副院長匡銘教授表示：“我們目前致力于腫瘤三級淋巴結構的研究，而高分辨率的空間組學技術為探索腫瘤免疫微環境提供了全新工具，使我們能夠在復雜、不規則的TLS結構中洞察其內在生物學規律，揭示了腫瘤微環境中色氨酸代謝對TLS成熟的決定性影響。這對腫瘤免疫治療意義重大。”

文章共同第一作者、華大生命科學研究院主任科學家白寅琪博士表示：“此項研究不僅闡明了TLS成熟與抗腫瘤免疫之間的內在聯系，還突顯了腫瘤微環境中代謝途徑在調控免疫細胞功能中的關鍵作用。這為解釋為何部分患者對免疫療法反應良好提供了新視角，同時為肝細胞癌及其它癌癥的早期診斷、治療反應預測和新型免疫治療方案的開發指明新方向，展現出廣闊的臨床轉化和市場應用前景。”

Stereo-seq助力科研成果大爆發

以上研究展現了Stereo-seq在肝癌研究中的巨大潛力。值得一提的是，早在2023年6月，研究人員便基于Stereo-seq，結合單細胞建庫平臺DNBelab C4，首次解析了腫瘤細胞侵襲正常肝細胞過程中交界線周圍區域的細胞組成、分子特征及交互作用，精確定義了以腫瘤邊界為中心500 μm寬的區域為腫瘤“侵襲前沿區”，在腫瘤侵襲與進展中發揮關鍵作用。該研究成果以封面形式發表于國際學術期刊Cell Research，為開發肝癌治療新策略提供新見解。

腫瘤侵襲前沿區的細胞互作及促侵襲/轉移機制

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此外，2024年1月，研究人員使用Stereo-seq等技術，系統地描繪了肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）圖譜及胎肝成纖維細胞圖譜，首次鑒定出了一群參與HCC“癌-胚”重編程（onco-fetal reprogramming）過程的重要細胞類群POSTN+ CAF，并證明了POSTN+ CAF、FOLR2+ TAM和PLVAP+EC這三群“癌-胚”細胞的空間共定位關系，揭示了“癌-胚”重編程過程對HCC患者術后復發及治療耐藥的影響，為HCC的分層診療及開發新的免疫治療策略提供了重要的分子靶點。點擊查看文章詳細解讀>>>

除了在肝癌上的應用，Stereo-seq也在結直腸癌、乳腺癌、宮頸癌、糖尿病等高發疾病，以及生命發育、衰老再生、腦科學、植物研究等領域取得關鍵進展，并助力科研人員在Cell、Science、Nature、Cell Research等期刊上發表了120余篇研究文章，其中，IF大于10的文章占比達到63%。

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依托Stereo-seq，華大時空組學推出了適用于新鮮冷凍樣本的時空轉錄組FF V1.3、適用于石蠟包埋樣本的時空轉錄組FFPE、適用于大尺寸組織的時空轉錄組大尺寸芯片，以及時空蛋白轉錄組Stereo-CITE等產品解決方案，幫助科研人員進一步提升研究的廣度與深度。

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未來，華大時空組學將持續圍繞用戶需求與科研核心痛點，致力于開發通用化、高性能的技術工具，賦能全球科研工作者開展更廣、更深層次的多組學探索。目前，華大時空組學已與國內外30余家頭部生物科技公司建立合作關系，形成覆蓋生命發育、疾病病理機制、腦科學及植物科學等多領域的時空組學服務生態圈。無論您是聚焦基礎生命過程解析，還是臨床疾病研究或農業生物育種等方向，均可便捷對接國內外合作機構，高效開展時空組學相關研究。

特別關注

2025年，“腫瘤3D圖譜創新研究和腫瘤數字化病理大科學計劃”燃動開啟，加碼賦能生命科研取得新突破。該計劃將進一步聯合業內專家和DCS生態合作伙伴，共同發起旨在理解和構建腫瘤空間異質性圖譜的“腫瘤3D圖譜創新研究計劃”及“腫瘤數字化病理大科學計劃”。

其中，“腫瘤3D圖譜創新研究計劃”將利用Stereo-CITE/Stereo-FF技術對腫瘤新鮮樣本進行腫瘤組織的3D重構，解析真實立體的腫瘤微環境特征，構建大規模腫瘤3D數據庫；“腫瘤數字化病理大科學計劃”將利用Stereo-FFPE技術對腫瘤的FFPE樣本進行大人群隊列的回顧性研究，聚焦具體的臨床問題和科學研究方向。點擊了解計劃詳情>>>

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