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案例1 多模态空间组学揭示肺腺癌癌前病变的协同演化机制
发表期刊：Cancer Cell
影响因子：44.5
发表时间：2025年11月
研究疾病：肺腺癌（LUAD）
样本类型：从正常肺组织到肺腺瘤前体再到侵袭性病变的LUAD进展全阶段FFPE组织样本
样本数量：来自44名肺腺癌患者的样本，其中空间转录组测序（10x Visium V2）：56例；单细胞核测序（Flex）：75例；空间原位RNA检测（Xenium）：6例；scRNA-seq：小鼠样本
样本分组：正常肺组织vs 非典型腺瘤样增生（AAH）vs 原位腺癌（AIS）vs 微浸润腺癌（MIA）vs浸润性 LUAD
应用技术：空间转录组测序（10x Visium V2）、空间原位RNA检测（Xenium）、单细胞核测序（Flex）、scRNA-seq和WES等。
研究思路与结论
由于肺腺癌（LUAD）的癌前病变（如不典型腺瘤样增生AAH和原位腺癌AIS）在临床手术中很少被切除，且其进展至浸润性癌的分子机制尚不明确，导致早期干预靶点的发现受到限制。癌前病变与肿瘤微环境中的上皮-免疫细胞互作在肺癌发生发展中的作用亟待深入解析。
本研究利用空间转录组（Visium）、单细胞核RNA测序（snRNA-seq）及原位分析（Xenium）等多模态空间组学技术，对56例来自25例患者的肺腺癌癌前病变及浸润性癌样本进行分析，并在独立验证队列中对36例病变进行了验证，共分析486,519个空间点和540万个细胞。研究发现，KRT8高表达的肺泡祖细胞（KACs，病理学上称为反应性II型肺泡细胞RPII）是LUAD演化的最早前驱细胞，其携带肿瘤相关元程序并定位于富含IL1B高表达巨噬细胞的促炎微环境中。这种上皮-促炎性微环境在癌前病变中普遍存在，但在浸润性癌中显著减少。在小鼠模型中，靶向IL-1β单独或联合免疫检查点阻断治疗可减少肺泡祖细胞并抑制LUAD发展，为LUAD的早期拦截治疗提供了新的策略。
综上，本研究揭示了肺泡祖细胞与促炎性微环境在LUAD早期发生中的共演化机制，并为肺癌的早期拦截提供了潜在治疗靶点。
案例2 结直肠癌进展过程中的空间多组学图谱及免疫排斥特征解析
发表期刊：Cell
影响因子：42.5
发表时间：2023年12月
研究疾病：结直肠癌
样本类型：FFPE组织
样本数量：来自31例患者（正常黏膜1例、癌前病变8例、腺癌22例），其中单细胞核转录组测序（Flex）：13例；10x Visium空间转录组：31例
样本分组：正常黏膜 vs癌前病变（传统腺瘤TA/TVA、锯齿状息肉SSL/HP）vs腺癌（MSS型、MSI-H型）vs浸润癌
应用技术：单细胞Flex技术、10x Visium空间转录组测序、激光捕获显微切割联合全外显子测序（LCM-WES）和多重免疫荧光等。
研究思路与结论
由于散发性结直肠癌在从癌前病变向恶性肿瘤进展过程中表现出高度的细胞和遗传异质性，且传统病理分期难以全面反映肿瘤进化与微环境的动态变化，构建整合遗传、转录组和蛋白质组信息的高分辨率空间图谱极具挑战性。癌旁组织往往已受到肿瘤微环境的影响，而单一的分子分型无法揭示区域异质性及免疫互作。
本研究利用空间多组学技术（包括空间转录组、单细胞测序和LCM-WES等），对31例结直肠样本（涵盖正常黏膜、癌前病变及腺癌）进行分析。与传统的线性进化模型不同，研究发现染色体不稳定（CIN+）和超突变（HM）肿瘤沿两条独立的伪时间轨迹进展，其中CIN+肿瘤表现出分支或中性进化模式，而HM肿瘤多为线性进化。CIN+肿瘤在进展过程中逐渐形成一种免疫排斥（IEX）特征，该特征由DDR1、TGFBI、PAK4和DPEP1等基因的表达模式所定义，与细胞毒性T细胞浸润减少、纤维化和缺氧微环境相关，IEX还与预后不良及免疫检查点抑制剂耐药密切相关。另外，研究通过小鼠模型和独立临床队列验证了IEX特征作为预后标志物和潜在治疗靶点的价值。
总之，本研究构建的结直肠癌空间多组学图谱为肿瘤-微环境共进化提供了重要资源，并为患者分层和靶向治疗提供了新思路。
案例3 结直肠癌免疫微环境单细胞级高清空间图谱
发表期刊：Nature Genetics
影响因子：29.0
发表时间：2025年6月
研究疾病：结直肠癌
样本类型：FFPE组织
样本数量：单细胞Flex技术：8例；10x Visium空间转录组：8例；Xenium空间原位检测：4例，采用322个基因Panel+100 个自定义基因。
样本分组：结直肠癌肿瘤 vs癌旁
应用技术：单细胞核转录组测序（Flex）、10x Visium HD/Visium V2空间转录组测序和空间原位RNA测序（10x Xenium）
研究思路与结论
结直肠癌的肿瘤微环境具有高度空间异质性，但现有空间技术多限于新鲜冷冻样本或分辨率不足，难以利用临床常规存档的FFPE样本深入解析免疫细胞的空间分布与功能状态。Visium HD技术实现了单细胞尺度的全转录组空间分析，且兼容FFPE样本，为系统描绘结直肠癌免疫微环境提供了新工具。
本研究通过结合10x Visium HD空间转录组、单细胞转录组（Flex）和原位分析（Xenium）多种空间高分辨技术，构建了结直肠癌肿瘤微环境（TME）的精细细胞图谱。研究发现两种具有不同转录组特征的巨噬细胞亚群（SELENOP⁺和SPP1⁺），它们分别富集于不同的空间生态位，并通过不同通路与肿瘤细胞及T细胞相互作用，发挥促肿瘤或抗肿瘤功能。此外，研究还发现克隆扩增的CD8⁺T细胞定位于CXCL9/CXCL10/CXCL11趋化因子高表达区域，与具有抗肿瘤特征的STAB1⁺巨噬细胞共定位，揭示肿瘤微环境中仍存在局部抗肿瘤免疫应答生态位。
总之，本研究展示了高分辨率空间转录组技术在解析结直肠癌肿瘤微环境细胞互作中的强大能力，为未来基于大样本的机制研究和生物标志物发现奠定了基础。
案例4 多组学整合策略揭示乳腺癌FFPE组织中的肿瘤微环境异质性
发表期刊：Nature Communications
影响因子：15.7
发表时间：2023年12月
研究疾病：乳腺癌
样本类型：肿瘤样本（包括FFPE和新鲜样本）
样本数量：单细胞Flex技术：1例FFPE样本；10x Visium V2版空间转录组：2例FFPE样本；Xenium空间原位检测：2例FFPE样本；单细胞转录组测序：2例新鲜样本
应用技术：单细胞核转录组测序（Flex）/单细胞转录组测序、10x Visium V2空间转录组测序和空间原位RNA测序（10x Xenium）和免疫荧光等
研究思路与结论
由于肿瘤微环境具有高度的细胞异质性和空间复杂性，单靠一种技术难以全面解析其分子特征。目前可用的技术包括全转录组单细胞分析、全转录组空间分析或靶向原位分析，各自存在缺乏空间信息或分辨率不足的问题。FFPE组织样本虽在临床中广泛使用，但其核酸质量和结构完整性对高通量分析构成挑战。
本研究整合了单细胞（flex）、空间转录组（Visium V2）和原位分析（Xenium）三种技术，对FFPE乳腺癌组织连续切片进行整合分析。研究发现，三种技术单独使用均能提供有价值的分子信息，但只有整合分析才能深入揭示肿瘤异质性。研究成功区分了两种分子特征不同的导管原位癌（DCIS）亚型，并识别出侵袭性肿瘤区域，其中DCIS #2区域肌上皮标志物（KRT15、ALDH1A3）减少且侵袭性标志物增加。Xenium的高分辨率分析在样本中鉴定出一个三阳性（ER+/PR+/HER2+）微小DCIS区域，该区域在其他技术中未被检出，通过Visium与Xenium整合获得其全转录组信息，发现ERBB4及其配体EREG的表达。此外，在另一样本中发现了同时表达肿瘤和肌上皮标志物的罕见“边界细胞”，进一步分析揭示了这些细胞中与侵袭相关的差异表达基因（如CX3CL1、CCL28、PROM1等）。
总之，该整合策略为FFPE组织的肿瘤微环境研究提供了新的范式，推动了肿瘤生物学和精准医学的发展。
案例5 ERVK18-小细胞肺癌免疫治疗疗效预测的新型生物标志物
发表期刊：Clinical Cancer Research
影响因子：10.2
发表时间：2026年4月
研究疾病：小细胞肺癌
样本类型：肿瘤组织
样本数量：单细胞Flex技术：4例FFPE样本；PhenoCycler-Fusion（CODEX）：1张TMA（47个core）；RNA-FISH：同一张TMA；bulk RNA-seq：40例
样本分组：免疫化疗组 vs 单独化疗组
应用技术：单细胞Flex技术、空间蛋白组学PhenoCycler-Fusion（CODEX）、RNA荧光原位杂交（RNA-FISH）和bulk RNAseq等。
研究思路与结论
尽管免疫联合化疗已成为广泛期小细胞肺癌（ES-SCLC）的一线标准治疗，但约30%的患者无法从中获益，目前缺乏可靠的预测性生物标志物来筛选优势人群。传统标志物如PD-L1在非小细胞肺癌中具有预测价值，但在SCLC中表现不一致。虽然SCLC-I亚型被认为与免疫激活相关，但免疫治疗获益并不仅限于该亚型。人类内源性逆转录病毒K（HERV-K）亚家族在多种恶性肿瘤中被报道可调节肿瘤免疫反应，尤其在SCLC中呈高表达，但其具体功能角色及与免疫微环境的关系尚不明确。
本研究通过结合多种组学技术系统解析了HERV-K位点表达与SCLC免疫微环境及免疫治疗结局的关联。研究发现，尽管HERV-K（HML-2）亚家族整体缺乏预后价值，但其特定位点转录本ERVK18的高表达与免疫激活特征呈最强正相关。单细胞和空间分析进一步揭示，ERVK18高表达肿瘤中CD8+T细胞呈现增强的细胞毒性表型，且T细胞与肿瘤细胞在30μm范围内的空间邻近度显著增加。在IMpower133队列中，ERVK18高表达不仅与接受免疫化疗组患者的良好预后相关，还可区分能从免疫化疗（相对于单纯化疗）中获益的人群，提示其兼具预后和预测双重价值。空间蛋白组学验证了ERVK18高表达样本中CD8、HLA-A、HLA-DR及Granzyme B表达显著升高，而抑制性受体TIGIT和CTLA-4则在低表达组中富集。
综上，本研究鉴定出ERVK18作为SCLC中一种独立预测免疫治疗疗效的位点特异性HERV-K转录本，其高表达标志着炎症性肿瘤微环境及增强的抗原提呈和T细胞毒性功能，为SCLC免疫治疗患者分层提供了新型生物标志物。
以上5项研究充分证明了“Flex+Visium+Xenium”这一黄金搭档在解析肿瘤异质性、肿瘤微环境及肿瘤发生发展机制中的巨大作用及应用潜力。为了让其更好地服务于更多老师的科研课题，百奥智汇即将推出针对“Flex+Visium+Xenium”的产品组合套餐，更多活动细节将于近期发布，各位老师敬请期待！
