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新辅助免疫治疗已改变癌症治疗格局，但在不同免疫检查点阻断（ICB）方案中，决定治疗应答与耐药的空间分子架构仍缺乏明确界定。我们构建了迄今规模最大的ICB新辅助治疗（NICB）空间多组学队列，采用MERFISH空间转录组学、多重免疫荧光和单细胞RNA测序，在三种黑色素瘤ICB方案中以单细胞分辨率对超过1.12亿个细胞进行了分析。这些分析揭示了NICB肿瘤微环境完整的多细胞空间架构，包括具有生发中心的成熟三级淋巴结构（TLS）、TCF7⁺干样T细胞，以及组织成空间上相互区别的细胞邻域并具有独特细胞间信号回路的髓系细胞；此外，还发现表达CCL19/CCL21的成纤维细胞是此前未被认识的基质支架，可维持这些免疫枢纽。我们开发了三种专门设计的计算工具，首次实现了对该微环境的全面定量：SCIRA用于全切片单细胞受体-配体定量，GCSCAN用于基于分子特征的TLS及生发中心结构 delineation，PathNet-TLS则用于在H&E图像上自动检测TLS。将这些工具应用于整个队列后，我们明确了区分应答者与非应答者的免疫和基质组成及细胞邻域组织特征。我们还对细胞间相互作用和方案特异性的免疫架构进行了定量分析，发现IPI-NIVO诱导的成熟TLS/生发中心应答显著强于NIVO-RELA。值得注意的是，经GCSCAN定量的TLS密度和生发中心密度均可对无病生存进行分层；其中，缺乏生发中心的应答者复发风险升高。开放顶式光片成像与基于CODA的三维重建进一步揭示了相互连通的生发中心-TLS通道，而这些结构在标准二维组织病理学中不可见。这些发现确立了一种从发现到工具转化的范式，将单细胞肿瘤微环境解析与可在临床部署的计算病理学相连接，从而支持跨癌种、以生物标志物为驱动的NICB评估。
新辅助免疫治疗已改变癌症治疗格局，但在不同免疫检查点阻断（ICB）方案中，决定治疗应答与耐药的空间分子架构仍未得到充分阐明。我们构建了迄今规模最大的新辅助ICB（NICB）空间多组学队列，利用MERFISH空间转录组学、多重免疫荧光和单细胞RNA测序，在三种黑色素瘤ICB方案中以单细胞分辨率对超过1.12亿个细胞进行了分析。这些分析揭示了NICB肿瘤微环境完整的多细胞空间架构，包括具有生发中心的成熟三级淋巴结构（TLS）、TCF7+干样T细胞、组织成具有独特细胞间信号传导回路的空间特异性细胞邻域的髓系细胞，以及表达CCL19/CCL21的成纤维细胞——这是此前未被认识到的、维持这些免疫枢纽的基质支架。我们开发了三种专门设计的计算工具，首次实现了对这一微环境的全面定量：用于全切片单细胞受体-配体定量的SCIRA、用于基于分子特征界定TLS和生发中心结构的GCSCAN，以及用于在H&E图像上自动检测TLS的PathNet-TLS。将这些工具应用于整个队列后，我们明确了区分应答者与非应答者的免疫和基质组成以及细胞邻域组织模式。我们还对细胞间相互作用和方案特异性免疫架构进行了定量分析，发现IPI-NIVO诱导的成熟TLS/生发中心应答明显强于NIVO-RELA。值得注意的是，经GCSCAN定量的TLS密度和生发中心密度均可对无病生存期进行分层；其中，缺乏生发中心的应答者复发风险升高。开放顶式光片成像和基于CODA的三维重建进一步揭示了相互连通的生发中心-TLS通道，而这些结构在标准二维组织病理学中不可见。这些发现确立了一种从发现到工具转化的范式，将单细胞肿瘤微环境解析与可临床部署的计算病理学相连接，从而支持跨癌种、以生物标志物为导向的NICB评估。
PLC、ZL和JHC是两项美国临时专利的发明人（申请号63/796,276和64/106,837），相关专利申请已提交，涉及本研究的方法学内容。JJM报告称持有Aleta Biotherapeutics、CG Oncology和Ankyra Therapeutics的所有权权益；担任Vault Pharma、Ankyra Therapeutics、UbiVac、Vycellix和Aleta Biotherapeutics的有偿顾问和/或有偿科学或临床咨询委员会成员；并担任CG Oncology, Inc.董事会成员。PH担任Immatics和Adventris的科学咨询委员会成员。NPR受雇于Alpenglow Biosciences，持有该公司股份，并担任其董事会成员。JH、CC和LH是Vizgen, Inc.的员工及股东。其余感谢您有意传播 bioRxiv 的相关信息。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.12.751186v1?rss=1
🏷️ 黑色素瘤 新辅助免疫治疗 空间多组学 三级淋巴结构 肿瘤微环境 计算病理学