人体37万亿细胞如何协同工作？北京大学研究表明：单细胞转录组图谱揭示跨组织多细胞模块及其癌症中的重编...

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本研究系统性构建了涵盖35个人体组织的单细胞转录组图谱，揭示了不同组织间细胞组成的显著差异，并基于细胞丰度协方差识别出12个具有独特组成和空间分布的跨组织多细胞模块（CMs）。这些模块在组织稳态和功能协调中发挥关键作用，且通过空间转录组和体内干预数据验证了细胞间的协调通讯。研究进一步发现，免疫相关的细胞模块在脾脏随年龄呈现不同的动态变化，乳腺组织中则揭示了与更年期相关的纤维母细胞动态变化轨迹。此外，肿瘤进展过程中，健康组织特异性的多细胞生态系统被破坏，同时出现了跨癌种的趋同癌症相关多细胞生态系统，揭示了肿瘤微环境的重塑机制。

该研究提出的CoVarNet计算框架有效识别了跨组织的多细胞协调模块，整合单细胞与空间转录组数据，揭示了细胞亚群在空间上的共定位及其细胞间配体-受体介导的通讯模式。通过对脾脏、乳腺等组织的深入分析，揭示了多细胞模块在衰老和生理状态变化（如更年期）中的协调动态。肿瘤相关分析则显示，肿瘤组织中健康多细胞模块活性下降，而特定癌症相关细胞子集形成新的多细胞模块，且该模块的活性与肿瘤进展密切相关，具有潜在的临床诊断价值。

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临床意义

多细胞模块跨组织分布及其空间定位揭示组织功能单元 识别的12个多细胞模块显示出明显的组织偏好（如免疫器官、泌尿系统、屏障组织等），并通过空间转录组学验证其在组织中的定位和细胞组分的共定位。这为理解疾病中组织结构和功能的改变提供了框架，有助于开发针对特定组织微环境的诊疗方案。  脾脏免疫模块年龄相关动态 发现脾脏中CM05模块细胞群随着年龄增加而扩增，而CM06模块细胞群减少，反映免疫细胞组成和功能的年龄相关重塑。该发现支持老年人免疫功能下降的细胞机制基础，有助于设计针对老年免疫功能衰退的干预措施。  乳腺纤维母细胞及更年期相关的多细胞程序 乳腺中特定纤维母细胞亚群（如S10、S06）在更年期后显著减少，且伴有炎症相关基因表达降低，揭示了激素变化对乳腺组织微环境的影响。此结果有助于理解更年期对乳腺疾病（包括乳腺癌）风险的影响，指导更年期女性的健康管理。  肿瘤组织多细胞生态系统的重构 在肿瘤进展中，健康特异性多细胞模块活动普遍下降，而癌症相关多细胞模块（如cCM02）活动增强。cCM02模块中细胞组分的共现频率和信号通路活性与肿瘤进展呈正相关，且该模块在癌前病变中即已表现出差异表达，提示其作为早期癌症诊断和风险评估的潜在生物标志物。  细胞间通讯和细胞因子调控机制 细胞间配体-受体相互作用分析揭示了不同多细胞模块中细胞通讯的特异性模式，特别是在肿瘤微环境中发现干扰素、IL-18及IL-15等关键细胞因子调控网络，为免疫调节和细胞治疗靶点的筛选提供依据。  综上所述，该研究通过揭示跨组织多细胞模块的组成、空间分布、动态变化及其在癌症中的重构，极大丰富了我们对组织功能微环境和疾病发生机制的理解，为临床疾病的早期诊断、预后评估以及个性化治疗策略的制定提供了新的科学依据和资源。

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实验策略

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