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Cancer Cell |IF=44.5,空间多组学揭示了 TIM-3 是肺腺癌癌前干预的潜在靶点

发布时间:2026.01.22

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导  语

美国德克萨斯大学的研究团队应用单细胞测序、空间转录组测序、RNA 原位分析和成像质谱流式等方法解析了肺腺癌发展不同阶段中肿瘤免疫微环境的动态变化,发现了TIM-3 分子在癌前阶段的关键作用。该研究成果发表于2025年5月的《Cancer Cell》杂志(IF=44.5)。

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研究背景



肺癌仍是全球范围内癌症死亡率最高的疾病之一,其中肺腺癌(LUAD)是肺癌最主要的亚型。LUAD 的发生并非一蹴而就,而是经历由不典型腺瘤样增生(AAH)到原位腺癌(AIS)、微浸润腺癌(MIA)再到浸润性腺癌(IAC)的发展过程。其中,AAH 是目前唯一明确的 LUAD 癌前病变,被视为疾病进展的关键起点。然而,由于早期病变样本极为稀缺,研究者缺乏对LUAD前体如何在肿瘤微环境驱动下逐步恶化的深入认识。

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研究方法



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研究结果



1. 随病程进展免疫抑制微环境逐渐形成

该研究通过对 114 例人类 LUAD 及其前体样本进行成像质谱流式(Imaging Mass Cytometry, IMC)检测发现,在早期(AAH),巨噬细胞、树突状细胞等先天免疫细胞占主导,随着病变进展,CD4+ T、CD8+ T、B 细胞等适应性免疫细胞比例逐渐增加,M2 型巨噬细胞比例增加。细胞共定位分析发现,Treg 细胞与上皮细胞在正常肺组织中处于回避状态,在IAC阶段存在强相互作用,上述结果说明随病程进展逐渐形成免疫抑制性微环境。

图1 IMC分析揭示了肺癌发展的动态细胞图谱



图2 细胞共定位分析表征了上皮细胞的细胞通讯变化


2. TIM-3 是癌前免疫逃逸的核心分子

研究人员通过Monocle轨迹分析及共表达网络分析发现癌前阶段的调控模块中存在大量和免疫检查点TIM-3相关的特征。接下来重点关注TIM-3,发现TIM-3在AAH期的上调,主要来源于先天免疫细胞,特别是树突状细胞、巨噬细胞和髓系抑制细胞。小鼠肺腺癌模型不同病变阶段样本的 IMC 检测也验证了这一发现。

图3 不同病变阶段具有不同的肿瘤微环境模块

3. Ceacam1–Havcr2轴介导LUAD 癌前阶段的免疫逃逸

该研究进一步探究了与TIM-3 相互作用共同介导早期肺腺癌癌变免疫逃逸的靶标分子,通过空间转录组分析发现 Havcr2(TIM-3编码基因)在癌前病变特别是AAH中阶段高表达,单细胞转录组检测发现Ceacam1可能通过与 Havcr2 结合介导LUAD癌前阶段的免疫逃逸。

通过小鼠模型实验发现,阻断TIM-3 可显著抑制癌前病变发展,在侵袭性肺腺癌完全形成后,给予TIM-3阻断治疗无效。以上结果均说明了TIM-3是 LUAD 癌前阶段的关键靶点。

图4 TIM-3 在癌变早期阶段表达增加




图5 IL-21 诱导细胞表型转化

4. 阻断TIM-3 可显著抑制癌前病变发展
为了探究TIM-3阻断在肺腺癌癌前病变中的作用机制,研究人员对用抗TIM-3抗体或IgG2a对照处理的小鼠样本进行了Xenium 5K原位分析,发现抗 TIM-3 治疗通过增强抗原呈递、激活T细胞、重塑巨噬细胞等方式有效抑制了肿瘤进展。

图6 Xenium分析揭示了TIM-3阻断的作用机制
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研究结论




这项研究通过高分辨率的空间多组学联合分析,为我们描绘了肺腺癌从“癌前”到“浸润癌”演进过程中,肿瘤免疫微环境动态变化的清晰图景。该研究发现了TIM-3是一个阶段特异性的靶点,在癌前阶段进行TIM-3阻断,可有效通过增强抗原呈递和 T 细胞活化等来抑制肿瘤进展,这一发现为科研和药物开发提供了重要思路。

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链接

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参考文献:

[1]Zhu B, Chen P, Aminu M, et al. Spatial and multiomics analysis of human and mouse lung adenocarcinoma precursors reveals TIM-3 as a putative target for precancer interception. Cancer Cell. 2025;43(6):1125-1140.e10. doi:10.1016/j.ccell.2025.04.003.









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