肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，简称TME）作为肿瘤发生发展、转移及治疗反应的关键调控因子，其复杂多样的细胞组分和互动关系对癌症预后以及治疗效果起着决定性作用。近年来，随着高通量测序技术的发展，如何从庞大且复杂的肿瘤组织总体转录组数据中准确推断出各种免疫细胞和基质细胞的比例及状态，成为肿瘤研究领域的核心课题之一。本文基于一项最新的泛癌免疫与基质细胞去卷积研究，深入介绍了整合多种去卷积工具全面解析肿瘤微环境的创新方法及其对临床预后和基因突变特征预测的价值。肿瘤微环境不仅包括肿瘤细胞本身，更涵盖免疫细胞、间质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞及各种细胞外基质成分。免疫细胞如T淋巴细胞、B细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞在识别和杀伤肿瘤细胞中发挥重要作用，也是在免疫检查点抑制剂等免疫治疗中的核心靶点。基质细胞则通过调节信号通路、分泌细胞因子和基质成分，影响肿瘤细胞的生长和转移。
单细胞测序和空间组学技术为细胞异质性提供了细节，但受限于成本、样本获取和技术难度，尚不能广泛应用于大规模队列研究。另一方面，肿瘤的整体转录组数据更为丰富，通过计算去卷积技术，从混合的样本中分离出不同细胞类型的贡献，成为一种高效且实用的分析策略。然而，市面上的去卷积方法众多，单一方法通常只能精准解读有限的细胞类型，且不同方法在算法模型、参考标记和数据处理上存在偏差，导致结果间差异明显。为突破此瓶颈，科学家采用整合策略，取多种算法的优势，形成统一的综合评分系统（Integrated scores，简称iScores），实现对更多细胞类型的精确估计。此次研究分析了来自33种不同癌症类型、共计10592份肿瘤及邻近正常组织的转录组数据，融合了九种去卷积方法，包括诸如Cibersort、EPIC、xCell等，最终覆盖免疫细胞、基质细胞及多种生物过程共计79种不同细胞和功能状态。研究首先验证了iScores的准确性，不仅与DNA甲基化数据中测定的白细胞比例高度相关，在模拟数据验证中，也展现出优于单个工具的稳定性和可信度。
多癌种全局分析显示，肿瘤微环境在不同癌种之间存在显著差异，白细胞含量的分布极为多样。血液系统肿瘤如弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）和胸腺瘤（THYM）中免疫细胞丰富，而神经系统肿瘤如脑胶质瘤（GBM）和脑膜瘤（LGG）则显示出免疫细胞较少的浸润状态。以乳腺癌为例，不同分子亚型之间的免疫浸润差异明显，基底样及HER2阳性亚型呈现高免疫细胞水平，提示免疫活性与肿瘤分子特征有密切关联。此外，免疫丰度与患者无进展生存期（PFS）呈正相关，免疫细胞含量高的肿瘤往往预后更佳，但脑部肿瘤例外，部分免疫细胞可能反而促进肿瘤免疫抑制环境的形成，导致不良预后。深入到具体免疫细胞亚型，CD8+细胞毒性T淋巴细胞、自然杀伤细胞、B细胞与调节性T细胞等对生存影响存在明显的癌种依赖性。某些细胞如肿瘤相关巨噬细胞（尤其M2型）常与肿瘤进展和免疫抑制相关，提示其潜在的治疗干预价值。
研究还发现，免疫抑制性细胞如调节性T细胞在肾透明细胞癌中的高含量与预后不良有关，提示该癌种患者或可通过靶向调节性T细胞改善治疗效果。除免疫细胞外，基质细胞的研究也取得重要进展。以血管内皮细胞为代表的基质成分在不同癌种中含量差异巨大，且与肿瘤干性程度及进展风险呈负相关。癌症相关成纤维细胞（CAF）则表现出复杂的功能，部分情况下与生存负相关。更为创新的是，免疫细胞与基质细胞之间存在互相调节的联系，如低CD8+细胞伴随低内皮细胞含量显示更差预后，提示免疫-基质互作是调节肿瘤微环境异质性的重要机制。通过构建基于iScores的肿瘤微环境全景地图，研究进一步揭示了肿瘤类型间微环境构建的独特图谱。
肿瘤样本可被划分为41个显著不同的群集，这些群集往往以癌种和免疫细胞丰度分布为主导因素。值得特别注意的是，膀胱癌和皮肤黑色素瘤的亚群分析显示，即使在同一癌种亚型内部，肿瘤微环境的免疫状态差异也可明显区分生存预后。膀胱癌免疫丰富的群集手术具有更高的突变负荷和更佳的无进展存活率，提示免疫浸润和肿瘤突变负荷共同影响治疗反应和预后。另一方面，黑色素瘤中的RAS热点突变亚型，在免疫丰富微环境中表现出显著生存优势，结合其高表达的免疫检查点蛋白，暗示该群体可能从免疫检查点抑制剂治疗中获益更多。最具临床启示意义的是，研究还系统揭示了驱动基因突变与肿瘤微环境构成之间的复杂关系。多个癌症驱动基因如CASP8、NRAS、FGFR3、KIT等都与不同类型免疫和基质细胞的丰度显著相关。
CASP8突变普遍与多种免疫细胞含量的增高相关，可能代表癌细胞逃避免疫监视的机制；而NRAS突变则与多种免疫细胞减少相关，提示免疫排斥的可能路径。特定基因变异位点亦与微环境细胞组成呈现复杂关联，膀胱癌中FGFR3特定热点位点（如p.S249）与免疫细胞及基质细胞含量均呈负相关，这为靶向治疗提供了潜在的分子依据。另一方面，泛癌种分析指出肿瘤突变负荷与免疫细胞浸润之间的关系并非简单正相关，在部分癌种如胰腺癌中，高突变负荷肿瘤免疫浸润反而较低，说明基因组复杂性背后的肿瘤免疫调控网络更为复杂。综上所述，这项基于多方法融合的肿瘤微环境去卷积研究不仅为泛癌种免疫与基质细胞的全面估计提供了强有力的技术手段，也系统揭示了肿瘤微环境异质性的全貌及其与临床预后和驱动突变的关联。该工作为开发精准靶向免疫及基质调控策略奠定了坚实基础，有望推动个体化癌症治疗的发展。未来走向中，结合空间组学和单细胞多组学数据的多模态整合，及进一步验证驱动基因与微环境的因果关系，将极大丰富和完善肿瘤生物学知识库。
深入理解肿瘤微环境的免疫与基质细胞的动态变化和相互作用，有望显著提升免疫治疗、靶向治疗等多种癌症治疗方案的精准性和有效性，造福更广泛的患者群体。
