IF10.6!南京医科大学博士生成功拿下《‌J Immunother Cancer》!发现MDK-SDC4信号轴与胶原屏障协同驱动KRAS突变肠癌免疫逃逸新机制

在一种常见的肠癌中，KRAS基因的突变就像个“幕后操控者”，它会悄悄打造一个让免疫细胞失效的“专属阵地”。

南京医科大学博士生杨胜发表于《Journal For Immunotherapy of Cancer》的利用单细胞与空间转录组技术，首次绘制出KRAS突变型结直肠癌中的免疫抑制空间生态位：

发生突变的上皮细胞（Epi_01） 会发出MDK-SDC4信号，专门“招募”一种特定的单核细胞（Mono_S100A8）。

同时，一种成纤维细胞（Fib_CTHRC1） 会分泌大量胶原蛋白。这些蛋白不仅能“粘住”突变上皮细胞，更能形成一道物理屏障，把有抗癌作用的淋巴细胞挡在外面。

于是，内部是肿瘤和“帮手”细胞抱团，外面又筑起了“纤维墙”，形成了一个特殊的防御结构。这个结构的存在，与患者生存期缩短、化疗效果差直接相关。因此，未来若能干扰MDK-SDC4的招募信号，或者破坏胶原蛋白形成的墙，就有可能找到新的治疗方向。

标题：单细胞和空间转录组分析确定KRAS突变型癌症的免疫抑制空间生态位

发表期刊：Journal For Immunotherapy of Cancer

发表时间：2025年12月

影响因子：IF10.6

KRAS是肠癌里突变频率很高的基因，与癌症恶化、逃避免疫和抵抗治疗关系密切。这项研究的特点，是首次整合单细胞RNA测序与空间转录组技术，系统分析了KRAS突变型结直肠癌中免疫抑制空间生态位的细胞组成与互作网络。

1.整合公共单细胞数据，鉴定KRAS突变相关上皮细胞亚群及微环境关键细胞。

2.通过细胞通讯分析筛选突变组中特异增强的配体‑受体信号轴。

3.利用空间转录组评估肿瘤异质性、细胞类型去卷积及空间共定位。

4.识别空间生态型并构建异型细胞网络与体‑受体空间互作。

5.通过KRAS转基因小鼠模型及多重免疫组化进行体内外验证。

分析了大量细胞后，发现Epi_01这组上皮细胞的KRAS突变特征最明显。有趣的是，它的数量在突变和未突变患者中差不多，这暗示KRAS突变的主要作用不是增加这种细胞，而是改变它周围的环境（图1）。

图1. 单细胞RNA测序（scRNA-seq）鉴定出KRAS突变相关的上皮细胞

在突变肿瘤里，Fib_CTHRC1成纤维细胞和Mono_S100A8单核细胞的数量显著增加。通讯分析显示，突变上皮细胞通过MDK-SDC4轴“呼叫”单核细胞，而成纤维细胞则通过分泌胶原（COL1A1/COL1A2）与上皮细胞上的受体（ITGA2/ITGB1）结合。这三者活跃的患者，往往预后更差（图2）。

图2. Fib_CTHRC1 和 Mono_S100A8 在KRAS突变型结直肠癌中起关键作用

inferCNV分析显示，突变型样本存在5个CNV状态亚群，野生型仅4个，提示突变型肿瘤空间异质性更高。基于基因表达将组织划分为8个生态位（图3）。

图3. 空间分析显示KRAS突变型结直肠癌具有更高的异质性

MISTy分析显示突变型中Epi_01与Mono_S100A8强共定位，Fib_CTHRC1部分重叠于周边（图4）。

图4 KRAS突变型与野生型结直肠癌（CRC）组织中的细胞类型共定位及同型细胞比例

ISCHIA鉴定出6个空间生态型（CC1–CC6），其中CC5富集于突变型肿瘤核心，以Epi_01和Mono_S100A8高共定位为特征；CC6由Fib_CTHRC1及大量淋巴细胞组成，构成排除淋巴细胞的纤维屏障（图5）。

图5 KRAS突变型与野生型结直肠癌（CRC）组织中的组成簇及其细胞组成

弦图显示，突变型样本中Epi_01、Fib_CTHRC1和Mono_S100A8之间呈现频繁的邻接关系，而野生型中显著缺失（图6）。

图6 . KRAS突变型与野生型结直肠癌组织中的异型细胞相互作用及空间分布

stLearn计算显示，突变组中MDK_SDC4、COL1A1/2‑ITGA2/ITGB1的互作评分均显著高于野生组，提示MDK‑SDC4轴招募Mono_S100A8，胶原‑整合素轴促进肿瘤侵袭并形成物理屏障（图7）。

图7 Fib_CTHRC1 和 Mono_S100A8 在KRASG12D/+；Villin-Cre小鼠中发挥关键作用

在转基因小鼠肠癌模型中也观察到同样现象：肿瘤增多，且模型体内Fib_CTHRC1和Mono_S100A8这两种细胞数量增加，相关的信号轴也被激活。

通过多重免疫组化可以得出，突变型组织中CEACAM1（Epi_01）、CTHRC1（Fib_CTHRC1）和S100A8（Mono_S100A8）的荧光强度均显著增高；CEACAM1与S100A8高度共分布，而CTHRC1分布于周边，三者共同构建起免疫抑制的空间生态位（图8A‑C）。

图8. 细胞标志物的空间分布及KRAS突变 TME 的拟议模型

这项研究把单细胞测序和空间转录组技术整合到一起，结果发现：在KRAS突变的结直肠癌里，Epi_01（带有CEACAM1标记）通过MDK‑SDC4信号轴把Mono_S100A8招募过来；与此同时，Fib_CTHRC1分泌的胶原蛋白会与ITGA2/ITGB1结合，形成一道纤维屏障，把淋巴细胞挡在外面，由此搭建出一个免疫抑制的空间生态位。小鼠模型和多重免疫组化的结果也验证了这一机制，这为靶向治疗提供了新的依据。