肾细胞癌（RCC）与膀胱癌作为泌尿系统最常见的恶性肿瘤，其临床治疗近年来因免疫检查点抑制剂（ICI）的广泛应用而取得显著进展。然而，原发性和获得性耐药仍是制约长期疗效的关键难题。越来越多的研究提示，决定抗肿瘤免疫应答成败的因素，不仅在于肿瘤微环境（TME）中免疫细胞的绝对数量，更在于这些细胞的空间组织方式。特别是在肿瘤边缘区域，免疫细胞往往呈现独特的“耗竭”状态，而这种空间异质性是传统bulk测序技术难以捕捉的。
空间转录组学技术的兴起为破解这一难题提供了有力工具。通过将基因表达谱与组织空间坐标精准匹配，研究者能够在维持组织结构完整性的基础上，清晰描绘肿瘤核心、侵袭边缘以及正常组织交界处的细胞组成、功能状态和通讯网络。近年来，多项重要研究借助单细胞RNA测序联合空间转录组学，在肾癌和膀胱癌中逐步揭示了免疫耗竭的空间梯度特征、谱系特异性的免疫架构以及驱动免疫逃逸的关键分子通路。
本文将围绕空间转录组学在肾癌及膀胱癌边缘免疫耗竭区研究中的核心发现展开梳理，重点探讨CD8⁺ T细胞耗竭的空间决定因素、肿瘤-免疫界面的细胞互作网络，并分析这些发现对优化免疫治疗策略的潜在价值。
肿瘤边缘并非简单的物理分界线，而是肿瘤组织与正常组织交汇的高度动态免疫调控枢纽。Li等人在一项发表于Cancer Cell的重要研究中，对12例肾癌患者的多区域样本（涵盖肿瘤核心、肿瘤-正常界面、正常周围组织和外周血）完成了超过27万个单细胞转录组测序及空间转录组学验证。结果显示，CD8⁺ T细胞克隆型的组织位置在很大程度上决定了其耗竭状态，且这种瘤内空间异质性无法用体细胞突变的异质性来解释[1]。进一步来看，位于肿瘤核心的CD8⁺ T细胞表现出更为显著的耗竭表型；而在肿瘤-正常界面，则富集了具有上皮-间质转化（EMT）特征的肿瘤细胞，这些细胞与表达IL1B的巨噬细胞共定位，共同构成了一个潜在的免疫抑制生态位[1]。
上述结果提示，免疫细胞的“位置信息”可能比单纯的细胞数量或克隆多样性更能反映免疫治疗的应答潜力。Song等人2025年发表于Journal for Immunotherapy of Cancer的研究为此提供了新的佐证。通过对4例透明细胞肾细胞癌（ccRCC）患者进行多区域单细胞和空间转录组分析，该研究不仅揭示了此前未被报道的基质细胞和免疫细胞亚群，还鉴定出一种新型促癌调节性T细胞（Treg）亚群，且该亚群在肿瘤-正常界面呈现特异性空间富集[2]。
在膀胱癌领域，Yu等人于2026年在Cancer Discovery发表的肌层浸润性膀胱癌（MIBC）空间图谱研究同样凸显了边缘区域的生物学意义。该研究整合了22例MIBC的空间转录组学数据，发现基底样（basal-like）肿瘤状态倾向于定位于侵袭边缘，并伴随EGFR信号增强、EMT激活、基因组不稳定性增加以及更高的免疫浸润水平[3]。这意味着，肿瘤边缘不仅是免疫监视的前沿阵地，也可能是肿瘤细胞获取侵袭性表型的“进化前沿”。
得益于空间转录组学的高分辨率优势，研究者得以精细刻画免疫耗竭在组织空间中的梯度分布规律。Li等人的研究发现，CD8⁺ T细胞的耗竭状态并非均匀存在，而是呈现出从正常组织→肿瘤边缘→肿瘤核心逐渐加深的空间梯度[1]。这一梯度变化与趋化因子环境、抗原负荷以及抑制性受体的空间表达模式密切相关。
Kalogirou等人2025年在Journal for Immunotherapy of Cancer发表的研究将这一认识进一步延伸至转移性RCC领域。通过对12例接受ICI联合治疗的初治转移性RCC患者的FFPE样本进行10x Genomics Visium和NanoString COSMx空间转录组学分析，研究者发现原发灶与转移灶在细胞组成和微结构组织上存在显著差异，且趋化因子驱动的巨噬细胞-CD8⁺ T细胞互作可预测免疫治疗应答[4]。值得注意的是，该研究还揭示了经典RCC分子亚型在患者内部和患者之间存在显著的空间异质性，这提示基于bulk分类的方法在指导临床决策时可能存在固有局限[4]。
在膀胱癌中，Shi等人2023年发表于Clinical and Translational Medicine的研究通过整合单细胞RNA测序和空间转录组学，比较了原发性和复发性膀胱癌的TME差异。结果表明，尽管总体NK/T细胞和恶性细胞计数在复发性肿瘤中相似甚至更低，但复发性肿瘤表现出显著更高的瘤内异质性和增强的上皮-成纤维细胞相互作用[5]。这一现象说明，复发性膀胱癌的免疫逃逸可能更多依赖于空间组织层面的免疫排斥机制，而非单纯的免疫细胞数量减少。
与此相对应，2026年Li等人在Translational Oncology发表的研究揭示了表观遗传调控因子SUV39H1在膀胱癌侵袭边缘的特异性高表达。该分子通过激活PI3K-Akt和TNF信号通路，驱动免疫抑制性生态位的形成和肿瘤干性维持[6]。这一发现将空间转录组学分析从描述性层面推进到了机制探索层面，为靶向边缘免疫耗竭区提供了新的分子切入点。
空间转录组学所揭示的边缘免疫耗竭区异质性，正为临床治疗策略的优化提供多维度的参考。
首先，在生物标志物层面，传统的基于bulk组织的PD-L1表达或肿瘤突变负荷（TMB）检测难以捕捉免疫细胞的空间组织信息。Kalogirou等人的研究明确指出，空间转录组学能够识别bulk检测无法发现的预后生态位，其中趋化因子驱动的巨噬细胞-CD8⁺ T细胞空间互作特征有望成为预测ICI疗效的新型组织生物标志物[4]。
其次，在治疗靶点层面，肿瘤边缘富集的特定分子通路为联合治疗方案的探索提供了理论依据。例如，Li等人在肾癌中发现的肿瘤-正常界面EMT-IL1B⁺巨噬细胞共定位现象[1]，以及Song等人鉴定的促癌Treg亚群[2]，均提示靶向这些空间特异性的免疫抑制节点可能有助于提升现有免疫治疗的疗效。在膀胱癌中，SUV39H1在侵袭边缘的特异性表达及其对PI3K-Akt通路的激活[6]，也为表观遗传药物与ICI的联合应用提供了空间生物学层面的支持。
第三，在新辅助治疗领域，空间转录组学同样展现出应用潜力。Wahafu等人2025年发表于Journal of Translational Medicine的研究对6例MIBC新辅助治疗前后的样本进行了空间转录组学分析，发现完全缓解者的组织以T/B细胞浸润增加和三级淋巴结构（TLS）形成为主要特征，CCL19/CCL21被鉴定为驱动TLS形成的关键信号分子[7]。Zhao等人2026年的研究则进一步揭示了新辅助免疫化疗后MIBC微环境重塑的单细胞和空间特征，为理解治疗应答与耐药的细胞机制提供了高分辨率视角[8]。
空间转录组学技术正在深刻改变我们对肾癌和膀胱癌免疫微环境的认知。通过将基因表达信息锚定于组织空间坐标，研究者得以揭示传统技术难以触及的生物学现象：CD8⁺ T细胞的耗竭状态在很大程度上由其所处组织位置决定[1]；肿瘤边缘是EMT、免疫抑制和侵袭性表型交汇的关键空间节点[1][3]；趋化因子驱动的巨噬细胞-CD8⁺ T细胞空间互作显示出预测免疫治疗应答的潜力[4]；而表观遗传调控因子在侵袭边缘的特异性激活则参与了免疫抑制生态位的形成[6]。
不过，当前空间转录组学在泌尿肿瘤领域的研究仍面临一定局限。多数研究的样本量相对较小（通常为4-22例），且以横断面描述为主，尚缺乏纵向动态数据的支撑。同时，空间转录组学技术本身在分辨率、通量和成本之间仍需权衡——基于NGS的空间转录组学（如Visium）虽覆盖全转录组但尚未达到单细胞分辨率，而基于成像的空间技术（如Xenium、COSMx）虽具备亚细胞分辨率却受限于预设基因panel。此外，从空间特征到临床决策的转化路径仍有待厘清，目前尚缺乏前瞻性研究来验证空间生物标志物的实际临床效用。
从临床实践角度看，现有证据提示我们在评估免疫治疗疗效时，应充分关注肿瘤内部免疫状态的空间异质性，避免单点活检带来的片面判断；同时，肿瘤边缘区域的免疫特征可能比肿瘤核心更能反映抗肿瘤免疫的真实面貌。未来，随着空间多组学技术的不断成熟与标准化，以及更大规模前瞻性临床队列的建立，空间转录组学有望从基础研究工具逐步转化为临床决策的辅助手段，为肾癌和膀胱癌的精准免疫治疗提供空间维度的参考依据。
参考文献
[1] Li R, Ferdinand JR, Loudon KW, et al. Mapping single-cell transcriptomes in the intra-tumoral and associated territories of kidney cancer. Cancer Cell. 2022;40(12):1583-1599.e10.
[2] Song X, Zhu Y, Geng W, et al. Spatial and single-cell transcriptomics reveal cellular heterogeneity and a novel cancer-promoting Treg cell subset in human clear-cell renal cell carcinoma. J Immunother Cancer. 2025;13(1):e010183.
[3] Yu K, Chen J, Chu YY, et al. A Spatial Atlas of Muscle-Invasive Bladder Cancer Reveals Lineage-Specific Vulnerabilities and Immune Architecture. Cancer Discov. 2026;16(10):2037-2059.
[4] Kalogirou C, Krebs M, Kunz AS, et al. Spatial transcriptomic profiling of metastatic renal cell carcinoma identifies chemokine-driven macrophage and CD8+ T-cell interactions predictive of immunotherapy response. J Immunother Cancer. 2025;13(10):e012991.
[5] Shi ZD, Sun Z, Zhu ZB, et al. Integrated single-cell and spatial transcriptomic profiling reveals higher intratumour heterogeneity and epithelial-fibroblast interactions in recurrent bladder cancer. Clin Transl Med. 2023;13(7):e1338.
[6] Li Y, Wu L, Shi J, et al. Single-cell and spatial transcriptomics reveal SUV39H1 as a master epigenetic driver of immunosuppressive niche and stemness in bladder cancer. Transl Oncol. 2026;71:102929.
[7] Wahafu W, Zhou Q, Yang X, et al. Spatial relationships and interactions of immune cell niches are linked to the pathologic response of muscle-invasive bladder cancer to neoadjuvant therapy. J Transl Med. 2025;23(1):375.
[8] Zhao G, Bai Y, Chen X, et al. Remodeling of the tumor microenvironment in muscle-invasive bladder cancer: insights from single-cell and spatial transcriptomics after neoadjuvant immunochemotherapy. Mol Cancer. 2026. doi:10.1186/s12943-026-02738-y.
邬嘉波发布于 
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