研究标题：单细胞与空间转录组分析揭示CTHRC1+ 成纤维细胞通过Wnt5a信号通路促进结直肠癌上皮-间质转化

1. 研究团队与发表信息

本研究由Yunfei Lu、Yang Chen、Zhenling Wang等共同第一作者完成，通讯作者为Zan Fu（南京医科大学第一附属医院普通外科）。研究团队来自南京医科大学第一附属医院及南京医科大学第一临床医学院。研究成果发表于Journal of Translational Medicine（2025年，卷23，页282），采用Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International许可协议开放获取。

DOI: 10.1186/s12967-025-06236-5

2. 研究背景与目标

科学领域

• 核心领域：肿瘤微环境（TME, Tumor Microenvironment）与结直肠癌（CRC, Colorectal Cancer）转移机制。
  
• 关键科学问题：癌症相关成纤维细胞（CAFs, Cancer-Associated Fibroblasts）的异质性如何通过特定信号通路促进结直肠癌的侵袭与转移。

研究动机

• 临床需求：结直肠癌是全球第三大常见癌症，转移性患者的五年生存率低于20%。现有疗法的疗效受肿瘤微环境异质性影响显著。
  
• 科学空白：CAFs在TME中具有高度异质性，但其特定亚群（如CTHRC1+ CAFs）如何与肿瘤细胞互作尚未明确。
  
• 技术挑战：传统单细胞RNA测序（scRNA-seq）缺乏空间信息，需结合空间转录组学（ST, Spatial Transcriptomics）解析细胞间空间共定位与信号传递。
  

研究目标

1. 鉴定CRC中CAFs的重要亚群及其功能特征。
   
2. 揭示CTHRC1+ CAFs与恶性上皮细胞的互作机制。
   
3. 提出靶向CAFs-肿瘤细胞信号轴的治疗新策略。
   

3. 研究方法与流程

数据来源与预处理

• 单细胞数据：整合GSE132465和GSE144735数据集（含16例正常组织、6例肿瘤边缘、29例肿瘤核心样本，共91,481个细胞）。
  
• 空间转录组数据：从Cancer Diversity Asia数据库获取10x Genomics技术生成的2张空间切片数据。
  
• TCGA数据：纳入584例CRC患者的RNA-seq数据（TCGA-COAD/READ）。
  

实验流程

1. 单细胞转录组分析

   • 细胞分群与注释：使用Seurat（v4.4.0）聚类，参照CellMarker 2.0数据库定义7大类细胞（上皮细胞、基质细胞、髓系细胞等）。
     
   • 恶性上皮细胞鉴定：通过InferCNV分析拷贝数变异（CNV），区分恶性（15,064个）与非恶性上皮细胞（9,644个）。
     
   • CAFs亚群分析：对13,586个基质细胞分群，发现7种成纤维细胞亚型，其中CTHRC1+ CAFs仅存在于肿瘤组织。
     

2. 空间转录组分析

   • 细胞类型定位：使用Cell2Location算法解析空间切片中细胞类型的空间分布。
     
   • 空间微环境（Niche）定义：基于细胞组成相似性划分10个空间微环境，发现Niche_4富含CTHRC1+ CAFs与恶性上皮细胞亚型（恶性Epc_1）。
     

3. 细胞互作分析

   • 配体-受体对预测：通过CellChat和NicheNet鉴定CTHRC1+ CAFs分泌的Wnt5a通过LRP6/FZD3受体激活恶性Epc_1的MSLN（间皮素）表达。
     

4. 功能验证实验

   • 体外实验：
     
     • 共培养CAFs与CRC细胞（SW480、HCT116等），验证Wnt5a-MSLN轴促进侵袭和EMT（上皮-间质转化）。
       
     • 使用Wnt5a抑制剂Box5或MSLN敲降逆转促转移效应。
       
   • 动物模型：MSLN过表达的HCT116细胞在小鼠中形成更大肿瘤（体积与重量显著增加）。
     

4. 主要研究结果

1. CTHRC1+ CAFs的空间特征与预后关联

   • 空间共定位：CTHRC1+ CAFs与恶性Epc_1在EMT活跃的Niche_4中显著共定位（图4）。
     
   • 临床意义：CTHRC1+ CAFs高浸润患者预后较差（TCGA生存分析，p < 0.05）。
     

2. Wnt5a-MSLN信号轴的机制解析

   • 配体分泌：CTHRC1+ CAFs是Wnt5a的主要来源（ELISA验证）。
     
   • 下游效应：Wnt5a通过上调MSLN表达，促进CRC细胞EMT（E-cadherin↓, N-cadherin↑）。
     

3. 功能验证

   • 体外迁移/侵袭：MSLN过表达增强CRC细胞迁移（Transwell实验，p < 0.01）。
     
   • 动物模型：MSLN高表达组肿瘤体积增加2.3倍（图S6h）。
     

5. 研究结论与价值

科学价值

1. 机制创新：首次揭示CTHRC1+ CAFs通过Wnt5a-MSLN轴驱动CRC转移，为靶向TME提供新靶点。
   
2. 技术整合：结合scRNA-seq与ST技术，突破传统单细胞分析的空间限制。
   

应用价值

• 治疗策略：靶向CTHRC1+ CAFs-Wnt5a-MSLN轴或可改善晚期CRC患者的治疗响应。
  
• 预后标志物：MSLN表达水平可作为CRC分期和预后的潜在标志物。
  

6. 研究亮点

1. 多组学联合分析：首次在单细胞分辨率下解析CAFs与肿瘤细胞的空间互作网络。
   
2. 新信号轴发现：Wnt5a-MSLN轴的促转移机制为既往未报道。
   
3. 转化医学潜力：研究结果直接指向可临床测试的治疗靶点（如Wnt5a抑制剂）。
   

7. 其他重要内容

• 免疫逃逸机制：CTHRC1+ CAFs通过重塑ECM（胞外基质）排斥CD8+ T细胞浸润，提示其参与免疫治疗抵抗。
  
• 数据共享：所有数据可通过GEO（GSE132465/GSE144735）和TCGA公开获取。
  

（报告全文约2000字，涵盖方法细节、数据支持及逻辑链条）