編輯丨王多魚

排版丨水成文

腦轉移（BrM）是轉移性癌癥患者面臨的主要臨床和治療難題。然而，由于腦轉移瘤分析研究中樣本量有限以及分辨率不高，我們對腦轉移瘤的理解進展受到了阻礙。

2025 年 4 月 10 日， 北京大學生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）白凡教授團隊、中山大學附屬第一醫院張弩教授團隊、中山大學腫瘤防治中心牟永告教授團隊與美國哥倫比亞大學Benjamin Izar教授團隊合作，在Cancer Cell期刊發表了題為：Pan-cancer human brain metastases atlas at single-cell resolution的研究論文。

該研究構建了迄今為止最大規模的泛癌腦轉移高質量單細胞精度圖譜——PBMA（Pan-cancer Brain Metastases Atlas）。鑒定了 BrM 跨癌種保守特征（Hallmarks），提供了潛在可臨床干預的靶標。特別地，該研究首次在腦轉移領域鑒定出五種生態型（BrM-Ecotype），分別對應特定病理模式和臨床特征。這些發現為攻克腦轉移這一難題提供了新思路、新策略。

在這項最新研究中，研究團隊通過搭建跨癌種整合分析流程，并系統評估不同流程效果，成功整合了自測數據與公共數據。最終獲得包含 108 例人類泛癌腦轉移樣本的高質量數據集，刻畫了 BrM 腫瘤微環境中的細胞組成類型，以及不同腫瘤類型和亞類的細胞組成比例差異。

受生態和環境學中衡量物種多樣性的靈感啟發，研究團隊創新性地開發了重構系數（Remodeling Index，RI），用于計算量化腦轉移進程中細胞組成重構程度。通過對比組織來源匹配的 111 例原發腫瘤（Primary Tumor，PT）公共數據，全面刻畫了腦轉移進程中不同癌種和亞型的重構差異。

研究團隊使用兩種不同的惡性細胞識別算法，系統鑒定了 BrM 惡性細胞跨癌種保守的標志特征（Hallmarks）：包括染色體不穩定性增強、細胞增殖與血管生成特征的激活，以及神經樣基因程序的激活等。有趣的是，他們發現原位腫瘤階段竟然有一部分細胞就具有了神經樣基因程序的表達，這一結果提示在腦轉移事件發生前可能就有一些惡性細胞獲得了腦轉移潛能。進一步，研究團隊鑒定出 3 個具有預測潛力的腫瘤腦轉移分子靶標：PLCG2、VEGFA和PNN。

細胞豐度分析揭示 BrM-TME 中富集缺氧型腫瘤相關巨噬細胞（Hypoxic TAMs）、MMP9+周細胞（MMP9+ Pericytes）以及一群特殊的淋巴管樣內皮細胞（Lymphangiogenic-like ECs）。分析發現這些細胞狀態與 BrM 的不良預后及免疫治療耐藥相關。

特別地，該研究首次在腦轉移領域鑒定出五種生態型（BrM-Ecotype）：以腫瘤細胞為主的荒漠型（D型）、淋系免疫細胞富集的 L 型、髓系免疫細胞富集 M 型、基質細胞富集的 S 型，以及組成均衡的 B 型。不同生態型對應特定病理模式和臨床特征，暗示該分型具有指導 BrM 臨床治療的潛力。

綜上所述，該研究成功解析了腫瘤腦轉移特征，并刻畫了腫瘤從原發灶到腦轉移進程的演化規律。該研究不僅為理解腦轉移機制提供了關鍵資源，更鑒定出多個腦轉移關鍵進展標志事件，提供了潛在治療干預靶點，為改善腦轉移患者臨床療效開辟了數據驅動研究的新范式。這一突破性成果有望推動腫瘤轉移領域精準治療策略的開發。

北京大學生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）白凡教授、中山大學附屬第一醫院張弩教授、中山大學腫瘤防治中心牟永告教授與美國哥倫比亞大學Benjamin Izar教授為論文共同通訊作者。中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）邢旭東研究員、中山大學附屬第一醫院博士后鐘鍵、博士生張鑫宇、中山大學腫瘤防治中心段昊博士、美國哥倫比亞大學Jana Biermann博士和陸軍軍醫大學西南醫院時雨教授為論文共同第一作者。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cancer-cell/abstract/S1535-6108(25)00126-6