肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是肿瘤微环境中功能异质的核心群体，分为促瘤和抑瘤亚型，可由外周单核细胞或组织驻留巨噬细胞（TRMs）分化而来，但其分化背后的表观遗传调控机制长期未被阐明，成为肿瘤免疫治疗的研究难点。

近日，天津医科大学 团队在Journal of Advanced Research（IF=13.0）发表重磅泛癌研究：通过整合单细胞 ATAC-seq、scRNA-seq 等多组学技术，结合小鼠骨髓源巨噬细胞多组学分析、人源细胞体外 CRISPR 功能验证，首次绘制了人类 TAMs 的泛癌表观遗传图谱，揭示了外周单核细胞、TRMs 分别分化为 SPP1+、C1QC + 促瘤 TAM 的独特表观轨迹，证实增强子驱动的 Pol II 暂停调控而非启动子可及性，是促瘤 TAM 重编程的核心机制，且促瘤 TAM 超级增强子特征可作为泛癌预后生物标志物，为靶向 TAMs 的肿瘤免疫治疗提供全新表观遗传靶点！ 

文章信息速览

• 原标题：Pan-cancer epigenetic landscape of human tumor-associated macrophages reveals crucial enhancers governing their heterogenous formation by Pol II pausing modulation

• 期刊：Journal of Advanced Research（IF=13.0）

• 关键词：肿瘤相关巨噬细胞、增强子、RNA 聚合酶 II 暂停、泛癌、表观遗传、单细胞测序、超级增强子、预后标志物

研究背景与临床痛点

• 分型困境：TAMs 存在显著功能异质性，促瘤亚型可来源于外周单核细胞或 TRMs，但两种来源的细胞分化为特定 TAM 亚型的表观调控通路尚未明确；

• 机制盲区：增强子是调控细胞特异性基因表达的关键，但促瘤 TAM 特异性增强子、转录因子如何驱动不同来源巨噬细胞的异质分化，其调控方式（启动子可及性 / Pol II 暂停）仍属未知；

• 临床短板：靶向 TAMs 是肿瘤免疫治疗的重要方向，但缺乏基于表观遗传机制的特异性靶点，且尚无可靠的 TAMs 相关泛癌预后标志物；

• 技术缺口：缺乏对人类 TAMs 的泛癌水平单细胞表观遗传分析，难以揭示不同癌种中 TAMs 调控的共性与特异性规律。

研究核心亮点

这篇 IF=13.0 顶刊研究的成功，核心在于以泛癌为视角、单细胞多组学为核心、实验验证为支撑，从表观轨迹→关键调控因子→核心机制→临床标志物 层层递进解析 TAMs 异质形成，6 大核心研究步骤贴合顶刊发文逻辑，关键图表直观支撑核心结论，为临床医生开展多组学研究提供了可复制的经典范式：

第一步：泛癌单细胞表观测序，绘制健康 / 肿瘤髓系细胞表观图谱，锁定核心促瘤 TAM 亚型（图 1）

数据基础：收集 208 个单细胞 ATAC-seq 样本，涵盖健康成人 / 胎儿组织、癌前病变、结直肠癌 / 肾透明细胞癌 / 卵巢癌 / 子宫内膜癌等泛癌组织髓系细胞，整合分析后聚类得到 14 个髓系细胞亚群，含 5 种巨噬细胞亚型（图 1A-C）；

核心分型：发现 Macro-SPP1 主要富集于癌组织、Macro-C1QC 富集于癌前病变，Macro-LYVE1/MSR1 为健康组织 TRMs，且 Macro-SPP1 高表达 IL10、SPP1 等抑炎促瘤基因，富集伤口愈合、缺氧、血管生成通路（图 1D-G）；

调控初筛：通过基序富集分析，发现 Macro-SPP1 激活的顺式调控元件富集 NF-κB、bZIP 家族转录因子基序，Macro-C1QC 富集 bHLH、C2H2 锌指因子基序（图 1H），为后续筛选关键转录因子奠定基础。

图1

第二步：多组学整合 + 超级增强子分析，证实 TAM 超级增强子特征为泛癌独立预后标志物（图 2）

多组学整合：将 scATAC-seq 与泛癌髓系细胞 scRNA-seq 数据整合，验证基因表达与染色质可及性高度匹配，构建峰 - 基因链接，发现 SPP1、PPARG 等促瘤基因的表达与增强子可及性显著相关（图 2A-C）；

关键转录因子筛选：通过转录因子表达与基序可及性的相关性分析，筛选出 KLF2、CEBPB、MAF 等髓系细胞正调控转录因子（图 2D）；

超级增强子分析：鉴定出 Macro-SPP1、Macro-C1QC 的超级增强子调控基因，其中 Macro-SPP1 超级增强子靶基因富集炎症反应、IL10 信号、血管生成等促瘤通路（图 2E-F）；

临床预后验证：基于 TCGA 泛癌数据的生存分析显示，Macro-SPP1 超级增强子调控基因特征评分高的患者，在 18 种癌种中均表现出较差的总生存期，且该特征的预后价值独立于 M2 巨噬细胞浸润比例（图 2G-H），证实其为泛癌预后生物标志物。

图2

第三步：表观轨迹分析，揭示两种促瘤 TAM 亚型的独特分化来源与调控级联（图 3）

轨迹构建：通过 Monocle3 和 PAGA 无监督轨迹分析，首次明确外周单核细胞经 Mono-NLRP3 中间阶段分化为 Macro-SPP1，TRMs（Macro-LYVE1）直接分化为 Macro-C1QC 的表观轨迹（图 3A-C）；

阶段特异性调控：单核细胞向 Macro-SPP1 分化中，先激活 NF-κB、AP-1 家族因子引发炎症反应，后期 PPARG、NFAT5 等驱动终末促瘤表型；TRMs 向 Macro-C1QC 分化则依赖 MAF、PRDM1、HES1 等转录因子（图 3D-E）；

核心调控因子鉴定：通过基序评分、基因表达、染色质可及性三重筛选，确定PPARG、NFAT5、MECP2 为 Macro-SPP1 核心调控因子，MAF、HES1、PRDM1 为 Macro-C1QC 核心调控因子（图 3F-H），为后续功能验证锁定关键靶点。

图3

第四步：体外细胞模型功能验证，证实核心转录因子调控促瘤 TAM 极化的关键作用（图 4）

巨噬细胞极化模型构建：将人 THP-1 单核细胞诱导为 M0 巨噬细胞，再分别极化为 M1（IFN-γ+LPS）和 M2（IL-4）巨噬细胞，通过流式和 qPCR 验证极化表型（图 4A-C）；

因子表达验证：发现 PPARG、NFAT5、MECP2 在 M2 促瘤表型巨噬细胞中显著高表达，与 Macro-SPP1 中的表达特征一致（图 4D）；

CRISPR 敲低验证：敲低 PPARG、NFAT5、MECP2 后，M2 巨噬细胞的 CD206、CD163 等促瘤标志物的 mRNA 和蛋白水平均显著降低（图 4E-G）；

肿瘤条件培养基验证：在肿瘤细胞条件培养基诱导的 TAM 样 M2 巨噬细胞中，敲低上述因子同样显著抑制促瘤表型，且 NFAT5 靶基因富集 IL-10、HIF-1 等促瘤通路（图 4H-J），证实其为促瘤 TAM 极化的核心调控因子。

图4

第五步：顺式调控元件分类分析，证实促瘤 TAM 基因以 “启动子组成型可及 + 增强子动态调控” 为特征（图 5）

基因分类标准：根据基因表达与启动子 / 增强子可及性的关联，将促瘤 TAM 相关基因分为 5 类，其中E 型基因（表达仅与增强子可及性相关，启动子组成型可及）为核心类型（图 5A）；

泛癌特征：Macro-SPP1 相关基因中 71.2% 为 E 型基因（含 NFAT5、CCL2），19.6% 为 PE’型基因（含 SPP1、PPARG），且 E/PE’型基因表达与顺式调控元件可及性相关性更高（图 5B-C）；

临床相关性：E 型基因相关增强子显著富集癌症风险 GWAS 精细定位 SNP，且其靶基因富集伤口愈合、血管生成等促瘤通路（图 5D-E），证实其临床相关性；

增强子功能验证：CRISPR 敲除 NFAT5 的 Macro-SPP1 特异性增强子后，NFAT5 表达及 M2 巨噬细胞促瘤标志物均显著降低（图 5F-I），证实增强子对促瘤 TAM 极化的关键调控作用。

图5

第六步：Pol II 暂停机制解析 + 功能验证，证实增强子通过调控 Pol II 暂停释放驱动促瘤 TAM 形成（图 6）

Pol II 暂停特征分析：利用小鼠骨髓源巨噬细胞 Pol II ChIP-seq 数据，发现 Macro-SPP1 相关 E 型 / PE’型基因在静息巨噬细胞中 Pol II 暂停指数高，IL-4 诱导的 M2 极化后暂停指数显著降低，提示 Pol II 暂停释放为基因激活关键（图 6A）；

关键靶基因验证：选择 HIPK2（E 型促瘤基因）为研究对象，证实其在 M2 巨噬细胞中高表达，敲低 HIPK2 可显著抑制 M2 促瘤表型（图 6B-G）；

增强子调控 Pol II 暂停验证：敲除 HIPK2 的 Macro-SPP1 特异性增强子 E1/E4 后，HIPK2 表达显著降低，且其启动子区 Pol II 富集增加、基因体区 Pol II 富集减少，表明 Pol II 暂停释放受阻（图 6H-K）；

图6

核心机制结论：促瘤 TAM 特异性增强子通过调控靶基因的 Pol II 暂停释放，驱动巨噬细胞向促瘤表型极化，而非通过改变启动子可及性。

延伸研究：解析 TAMs 调控的癌种特异性与发育阶段特异性（图 7、S7）

癌种特异性：不同癌种 TAMs 在共有促瘤特征外，存在独特的激活基因和调控基序，如卵巢癌 TAMs 富集伤口愈合通路、肾透明细胞癌 TAMs 富集 MAPK 信号（图 S7）；

发育阶段特异性：对比健康胎儿 / 成人组织巨噬细胞，发现胎儿巨噬细胞由 HOXD8 等因子调控，成人巨噬细胞则富集与促瘤 TAMs 一致的 Jun 家族因子，且巨噬细胞表观遗传异质性具有组织特异性（图 7）。

图7

多组学发文经典范式总结

天津医科大学团队的这篇泛癌研究，为临床医生开展多组学研究提供了从研究设计→技术选择→结果验证→临床转化 的完整顶刊发文范式，核心要点可总结为 3 点：

1. 选题：从临床痛点出发，锚定 “泛癌共性 / 癌种特异性” 科学问题

以 TAMs 异质分化的表观调控盲区这一免疫治疗核心痛点为切入点，突破单一癌种研究局限，以泛癌视角分析 TAMs 调控的共性规律，同时延伸解析癌种 / 发育阶段特异性，既保证了研究的广度，又体现了深度，契合顶刊对研究创新性和系统性的要求。

2. 技术：以 “单细胞多组学” 为核心，实现 “表观 + 转录” 多维度整合

核心采用单细胞 ATAC-seq（表观）+scRNA-seq（转录）多组学技术，结合公共数据库挖掘，先通过表观组绘制细胞分型和轨迹，再通过转录组验证基因表达特征，构建 “峰 - 基因链接” 实现多组学数据的深度整合，同时结合 GWAS、TCGA 数据库完成临床相关性分析，让多组学数据不仅有机制意义，更有临床价值。

3. 验证：遵循 “生信挖掘→体外模型→功能实验” 的层层验证逻辑

生信挖掘筛选出的核心亚型、转录因子、增强子，均通过体外细胞模型（THP-1 巨噬细胞极化、肿瘤条件培养基诱导 TAM）和功能实验（CRISPR 敲低 / 敲除、ChIP-seq、流式、qPCR）进行验证，同时结合小鼠骨髓源巨噬细胞数据进行跨物种机制验证，让生信结论有坚实的实验支撑，符合顶刊对研究可靠性的要求。

4. 转化：从机制到临床，挖掘 “预后标志物 + 治疗靶点” 双重临床价值

研究不仅解析了促瘤 TAM 形成的核心表观机制，还鉴定出促瘤 TAM 超级增强子特征 这一泛癌预后标志物，同时发现促瘤 TAM 特异性增强子、Pol II 暂停调控通路 为潜在免疫治疗靶点，实现了 “机制研究→临床标志物→治疗靶点” 的临床转化，让研究具备明确的临床应用前景，提升了文章的临床价值。

研究结论与临床意义

天津医科大学团队通过单细胞多组学整合 + 泛癌分析 + 体外功能验证，首次绘制了人类 TAMs 的泛癌表观遗传图谱，明确了外周单核细胞 / TRMs 分化为 SPP1+/C1QC + 促瘤 TAM 的独特表观轨迹及核心调控因子，揭示了增强子驱动的 Pol II 暂停调控 是促瘤 TAM 异质形成的核心机制，且促瘤 TAM 超级增强子特征可作为泛癌独立预后标志物。

该研究的最大突破在于，打破了传统对 TAMs 调控的转录因子层面研究，从表观遗传 - 转录延伸层面阐明了促瘤 TAM 形成的全新机制，为靶向 TAMs 的肿瘤免疫治疗提供了增强子、Pol II 暂停通路 等全新表观遗传靶点，同时为临床医生开展多组学研究提供了可复制的顶刊发文范式，兼具科学价值与临床转化意义。

DOI: 10.1016/j.jare.2026.01.048

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