被称为“癌王”的胰腺导管腺癌高发神经侵犯，严重影响病人预后及生存质量。外科医生在临床实践中发现，局部神经清扫手术能减少病人术后复发，但其原因及机制尚未清晰。为了描绘胰腺癌的“神经暗网”地图，深圳湾实验室联合北京大学生物医学前沿创新中心、广东省人民医院、昌平实验室、重庆医科大学的研究团队运用前沿的单细胞/单细胞核测序、空间转录组测序手段，结合mIHC、病理形态学分析及体外实验，系统对比不发生神经侵犯与发生神经侵犯的胰腺癌组织，刻画了人胰腺癌组织中神经束的内外微环境，解析了肿瘤相关神经束的具体细胞组分及其与癌细胞、免疫细胞和基质细胞的相互作用，揭示了癌细胞发生神经束侵袭转移（Neural Invasion, NI）的细胞及分子机制。

2025年7月17日，该项研究在Cancer Cell杂志在线发表，标题为“Integrated Single-Cell and Spatial Transcriptomics Uncover Distinct Cellular Subtypes Involved in Neural Invasion inPancreatic Cancer”。 研究者对25例胰腺导管腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC）患者的62例样本进行了单细胞/单细胞核测序及空间转录组测序，发现低神经侵犯与高神经侵犯的组织有着显著的组成差异。低NI的肿瘤组织中，有更多的终末分化效应记忆性CD8 T细胞（terminally differentiated effector memory T cells，Temra）、B细胞、浆细胞，提示可能有更多三级淋巴结构（Tertiary Lymphoid Tissues, TLSs）的形成。而高NI的肿瘤组织中，则有更高丰度的调节性T细胞（Regulatory T cells, Tregs）、炎性巨噬细胞NLRP3+ Macro，以及肌成纤维细胞（myofibroblastic Cancer-Associated Fibroblast, myCAF）。

图1 单细胞/空间转录组学整合分析低/高神经侵袭状态的人胰腺导管腺癌（PDAC）组织

那这些细胞（可疑人员）是否真的在神经侵犯位点附近（作案现场）出现呢？研究者结合病理形态学及单细胞投射的空转图谱，鉴定了被侵犯神经束（Invaded Nerves）和未被侵犯神经束（Non-invaded Nerves）附近的细胞组成。结果显示：肿瘤组织中未被侵犯神经束多被TLSs围绕，此区域的成纤维细胞高表达CXCL12趋化因子，可能对CXCR4+B细胞起吸引趋化作用并促进TLSs的形成。而被侵犯神经束附近则少见TLSs，取而代之的是炎性巨噬细胞NLRP3+ Macro及肌成纤维细胞myCAF的聚集，同时此区域还呈现强烈的TGFβ信号。

图2 被侵犯神经vs未被侵犯神经周微环境的细胞组成

案发现场除了有这些免疫细胞和基质细胞，毋庸置疑地还存在着事件的主角：癌细胞和神经相关细胞。接下来，研究者进一步解析了神经束中的细胞组构。研究者发现神经束中除了存在常见的髓鞘化施万细胞，还存在一群TGFBI+施万细胞，它们特异性高表达生长因子、胞外基质、及轴突趋化因子，提示其可能同时起到促癌生长、诱导神经趋癌性生长、以及促进神经侵犯的作用。有意思的是，在空间上，它们确实分布在肿瘤侵袭神经的前沿！

图3 PDAC肿瘤组织中施万细胞亚群特征及其空间分布

那么这群施万细胞受什么因子影响产生，是否具有促癌侵犯的功能呢？研究者分析预测了其接受的细胞因子信号，发现TGFβ1因子名列前茅，且主要来源于NLRP3+ Macro及myCAF。体外实验证明，TGFβ1因子能促使施万细胞向S02_Schwann-TGFBI表型分化。TGFβ1诱导的施万细胞能显著促进胰腺癌肿瘤细胞系的侵袭和迁移。总而言之，研究者发现被侵犯神经束附近存在炎性巨噬细胞NLRP3+ Macro及肌成纤维细胞myCAF富集，它们分泌的TGFβ1因子诱导施万细胞向S02_Schwann-TGFBI表型分化，进一步促进癌细胞侵犯神经。

图4 S02_Schwann-TGFBI施万细胞亚群的诱导及功能

另一方面，在对癌细胞的深入解析中，研究者通过创新性地整合单细胞转录组、空间转录组与病理形态学三维证据链，锁定两类具有显著神经侵袭倾向的癌细胞亚群：D09_Ductal-CEACAM6 和 D04_Ductal-GABRP。前者呈现低分化基底样（basal-like）特征及高EMT（上皮-间质转化）活性，后者则高表达神经递质受体，呈现为中分化异形腺体样。尤为重要的是，这些细胞的基因表达特征与病理形态实现跨维度互证。该发现为AI驱动的病理图像分析提供了分子基础——未来仅通过数字化病理切片，或可快速预测肿瘤亚型，指导临床制定针对神经侵袭的精准阻断方案。

图5 易发生神经侵犯的癌细胞亚类

此研究首次对人肿瘤组织原位神经进行了多组学系统描绘，为日后肿瘤神经生物学的研究提供了宝贵的参考资源。其对肿瘤相关神经束内细胞组成的高分辨率刻画，鉴定出了重要的外周神经相关类群：三类施万细胞、神经内成纤维细胞、神经内组织驻留巨噬细胞、神经损伤修复巨噬细胞等。肿瘤微环境细胞对施万细胞可塑性的调控机制为理解神经-肿瘤互作提供了独特的视角。研究发现肿瘤相关神经束附近存在TLS结构，提示神经支配（Innervation）在调控抗肿瘤免疫中可能起到关键作用。这些开创性的洞察有望激发后续研究，进一步揭示神经系统、免疫组分及癌细胞在肿瘤发生、进展及转移过程中的相互作用机制。

深圳湾实验室副研究员陈敏敏、北京大学生物医学前沿创新中心/昌平实验室博士生高沁航、深圳湾实验室博士后宁慧恒、研究助理陈康、助理研究员高洋，广东省人民医院余敏医师、刘超群博士为本论文共同第一作者。重庆医科大学/北京大学生物医学前沿创新中心张泽民教授、广东省人民医院陈汝福、张庆玲教授、深圳湾实验室陈敏敏副研究员为论文共同通讯作者。此研究得到了深圳湾实验室重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳湾实验室开放基金等多项基金的支持。

论文标题：

Integrated Single-Cell and Spatial Transcriptomics Uncover Distinct Cellular Subtypes Involved in Neural Invasion inPancreatic Cancer

供稿|张泽民课题组

编辑|鲍 鲍

责编|远 山

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