学术研究报告：HBV相关肝细胞癌中恶性细胞与巨噬细胞的互作机制研究

一、研究团队与发表信息
本研究由香港大学病理学系Qingyang Zhang、Yu-Man Tsui等共同作者团队完成，通讯作者为Irene Oi-Lin Ng和Daniel Wai-Hung Ho。研究发表于2024年1月的期刊*Theranostics*（2024, Vol. 14, Issue 2），标题为“Reciprocal interactions between malignant cells and macrophages enhance cancer stemness and M2 polarization in HBV-associated hepatocellular carcinoma”。

二、学术背景与研究目标
肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是全球癌症相关死亡的第三大原因，而HBV感染是其重要诱因。尽管近年来靶向治疗与免疫检查点抑制剂联合疗法取得进展，但晚期HCC的治疗仍面临挑战。癌症干细胞（Cancer Stem Cells, CSCs）被认为是肿瘤复发、转移和治疗抵抗的核心，而肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）与CSCs的互作机制尚不明确。

本研究旨在通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术解析HBV相关HCC中CSCs与TAMs的互作网络，重点阐明：（1）CSCs亚群的分子特征及其与预后的关联；（2）CSCs如何通过旁分泌信号驱动TAMs向M2型极化；（3）这一互作对免疫抑制性微环境的调控作用。

三、研究流程与方法
1. 样本收集与单细胞测序
- 研究对象：9例未经治疗的HBV相关HCC患者的术后新鲜肿瘤组织。
- 样本处理：组织消化为单细胞悬液，通过10x Genomics平台进行scRNA-seq，共获得31,664个高质量细胞的转录组数据。

1. 细胞聚类与异质性分析

   • 通过t-SNE和Seurat软件将细胞分为7大类，包括恶性细胞（11,228个）、T细胞（12,386个）、NK细胞（1,622个）、TAMs（4,400个）等。
     
   • 恶性细胞进一步分为7个亚群（C1-C7），其中C6亚群高表达干细胞标志物（CD24/CD47/ICAM1），并通过拷贝数变异（CNV）分析确认其恶性特征。
     

2. 功能与调控机制研究

   • 基因集变异分析（GSVA）：C6亚群显著富集干扰素-γ响应、IL-6/JAK/STAT通路等促肿瘤信号。
     
   • 转录因子网络（SCENIC分析）：C6亚群的NFE2L1/NFE2L3调控网络与肿瘤恶性表型相关。
     
   • 生存分析（TCGA数据）：C6特征基因高表达的患者总生存期显著缩短（p < 0.05）。
     

3. 下游分子机制验证

   • S100A11的功能实验：通过shRNA敲低S100A11，PLC/PRF/5和CLC7细胞的成球能力、 cisplatin耐药性及小鼠皮下成瘤能力均显著降低（p < 0.01）。
     
   • 细胞互作分析：配体-受体对（如GAS6-AXL、THBS1-CD47）显示C6细胞与M2型TAMs（LGMN+/SPP1+）存在双向通讯。
     

4. 体外共培养实验

   • M2型TAMs可上调HCC细胞的干细胞标志物（CD24/CD47/ICAM1），而S100A11敲低则减少M2极化（CD206↓，CD80↑）。
     

四、主要研究结果
1. CSCs亚群的鉴定：C6亚群具有干细胞特性（高表达CD24/CD47/ICAM1）和预后相关性（TCGA队列HR = 1.8, p = 0.02）。
2. S100A11的关键作用：体内外实验证实S100A11是维持C6干细胞特性的下游效应分子。
3. CSCs-TAMs互作：C6细胞通过分泌GAS6等配体驱动TAMs向M2型极化，而M2型TAMs通过CXCL12-ITGB1轴反馈增强CSCs特性。
4. 免疫微环境特征：TAMs与T细胞比例呈负相关（Pearson r = -0.719），提示M2型TAMs可能抑制抗肿瘤免疫。

五、结论与科学价值
本研究首次在单细胞层面揭示了HBV-HCC中CSCs与TAMs的双向调控网络，提出S100A11作为干预靶点的潜力。其科学价值在于：（1）阐明CSCs通过旁分泌信号重塑免疫抑制性微环境的机制；（2）为联合靶向CSCs和TAMs的精准治疗策略提供理论依据。

六、研究亮点
1. 技术创新：整合scRNA-seq、SCENIC分析和多重功能实验，系统性解析细胞互作。
2. 临床转化意义：S100A11和CD24/CD47/ICAM1特征可作为预后标志物或治疗靶点。
3. 理论突破：提出“CSCs-M2 TAMs正反馈环路”是HCC免疫逃逸的新机制。

七、其他发现
TCGA数据分析显示，CD24/CD47/ICAM1高表达肿瘤中M2特征显著增强（p < 0.001），进一步支持实验结论。