本研究整合自建与公开的单细胞转录组数据（72例样本、42例患者、4种癌种、409,917个细胞）及空间转录组数据（70,649个位点），鉴定出八种成纤维细胞亚型，包括五种CAF亚型：抗原呈递型CAF（apCAF）、基质产生型CAF（mCAF）、成脂CAF（adiCAF）、外周神经样CAF（pnCAF）和血管CAF（vasCAF）。功能分析揭示apCAF与抗肿瘤免疫激活、良好预后相关，而mCAF与免疫抑制、不良预后相关，二者在多种实体瘤中呈反向丰度与空间分布。机制上，IFN-γ促进apCAF相关特征，TGF-β促进mCAF相关特征，提示细胞因子环境在塑造CAF异质性中发挥关键作用。临床上，apCAF高丰度及apCAF/mCAF高比值与免疫治疗（ICB）良好响应相关；IFN-γ刺激的apCAF样成纤维细胞联合anti-PD-L1治疗可进一步增强抗肿瘤免疫，为基质重编程策略改善免疫治疗疗效提供了理论依据与实验支持。

作者整合了新生成的自建数据与公开可用的scRNA-seq数据集，涵盖4种常见癌种（结直肠癌、肺癌、胃癌、乳腺癌）中来自42例患者的72份样本（图1a，b）。新收集的样本包括5例结直肠癌、3例肺癌、3例胃癌和4例乳腺癌患者的配对癌旁与肿瘤组织，并对配对组织同时进行空间转录组分析（图1c，d）。经严格质控后，共保留409,917个单细胞（scRNA-seq数据）和70,649个位点（空间转录组数据）用于下游分析。为消除批次效应，各数据集先分别分析，鉴定出九种主要细胞类型。随后提取28,224个成纤维细胞进行整合与重聚类，鉴定出八种亚型：正常成纤维细胞（NF）、平滑肌细胞（SMC）、端粒细胞（telocytes），以及五种CAF亚型——抗原呈递型CAF（apCAF）、基质产生型CAF（mCAF）、成脂CAF（adiCAF）、外周神经样CAF（pnCAF）和血管CAF（vasCAF）（图1e）。mCAF高表达细胞外基质相关基因（如基质重塑酶MMP11、多种胶原基因COL10A1、COL11A1、COL8A1、COL12A1、COL5A2及非胶原基质蛋白COMP、POSTN）以及免疫调节相关基因FAP、TGFB1（图1f）；apCAF高表达MHC II类抗原呈递基因（HLA-DRA、HLA-DRB1、CD74），但缺乏经典共刺激分子（图1f），区别于专职抗原呈递细胞（APC）；vasCAF高表达血管生成相关基因NOTCH3、COL18A1、MCAM（CD146）及周细胞标志物RGS5。亚型比例分析显示，肿瘤组织中NF比例显著降低，而mCAF和vasCAF比例显著升高（图1g）。功能富集分析（AUCell/GSVA）显示：adiCAF富集脂质代谢通路；apCAF在免疫调节功能（T细胞功能、增殖、分化、NK细胞趋化、抗原加工呈递）上活性最高；mCAF富集ECM合成与调控通路；vasCAF富集血管生成通路；pnCAF富集神经元信号转导与髓鞘维持通路（图1h，i）。

为系统理解CAF亚型对抗肿瘤免疫的影响，作者利用TCGA数据分析了CAF亚型丰度与TME特征的相关性。CAF亚型丰度通过CIBERSORTx基于单细胞定义的亚型特异性表达谱计算，TME特征基于Bagaev等整理的功能基因特征（Fges）经ssGSEA计算。皮尔逊相关分析显示，apCAF丰度与抗肿瘤微环境特征（T细胞转运、Th1应答、效应细胞功能、NK细胞、MHC I/II类表达）正相关，而与血管生成、纤维化和上皮-间质转化（EMT）负相关；反之，mCAF丰度与抗肿瘤微环境特征负相关，而与血管生成、纤维化、EMT正相关（图2a）。在结直肠癌CMS分型中，apCAF富集于免疫浸润型CMS1亚型，mCAF富集于间充质型CMS4亚型。进一步验证显示，apCAF与CD4+记忆活化T细胞、CD8+T细胞、活化NK细胞正相关，mCAF与之负相关（图2b）；泛癌分析也得到一致结果（图2c，d）。预后分析显示，mCAF与较差生存相关，apCAF与改善生存相关，apCAF/mCAF比值具有最强的预后相关性（图2e）；泛癌分析亦证实apCAF丰度及比值与良好预后正相关，mCAF丰度与生存负相关（图2f-h）。上述结果表明，apCAF与免疫活跃微环境相关，mCAF与免疫抑制微环境相关。

作者进一步表征了apCAF与mCAF在T细胞浸润和活化方面的不同免疫调节特征。apCAF高表达多种趋化因子，尤其是CCL4和CCL5（图4a），二者是招募CD4+和CD8+T细胞并协调抗肿瘤免疫应答的关键趋化因子。配体-受体互作分析显示，apCAF与T细胞间富集调控T细胞增殖、迁移和活化的GO条目（图4b）；空间共表达分析表明，CCL5-CCR5、MHC II-CD4、CCL4-CCR5、CCL19-CCR7等配体-受体对在apCAF富集区高度共定位（图4c）。体外实验显示，与HLA-DR-CAF相比，患者来源的apCAF共培养可促进T细胞迁移（图4d）；apCAF具有增强的抗原摄取能力（图4e）；与apCAF共培养的T细胞表达更高的细胞毒性分子（TNF-α、IFN-γ、颗粒酶B）并增殖增强（图4f），提示apCAF促进1型偏向的T细胞应答。对于mCAF，其与T细胞的互作涉及细胞外基质成分与CD44相互作用（图4g，h）；mCAF与T细胞呈空间分隔，可能形成阻碍T细胞浸润的物理屏障（图4i）。mCAF可减少T细胞迁移（图4j）、抑制T细胞增殖和活化（图4k），提示mCAF在塑造抗肿瘤免疫应答中发挥抑制性免疫调节作用。

图4 apCAF与mCAF对T细胞浸润和活化的差异调节   

为探究CAF亚型间的潜在关系与可塑性，作者分析了各CAF亚型丰度间的相关性。在TCGA-BRCA、LUAD、STAD、COAD队列中，apCAF与mCAF丰度呈强负相关（图5a），泛癌分析也在多数实体瘤中观察到这一负相关（图5b）。验证队列1（自建肿瘤scRNA-seq样本）中apCAF与mCAF频率负相关（R=-0.4）（图5c）；验证队列2（多癌种TMA队列）组织学定量分析亦显示二者主要为负相关（图5d）。自建空间转录组样本中，apCAF评分与mCAF评分在四种肿瘤中均呈负相关（图5e），基于RCTD的ST位点频率分析进一步确认二者负相关（图5f）。细胞组成定量分析显示，仅少量mCAF邻近apCAF、apCAF亦很少邻近mCAF（图5g，h），提示两种CAF亚型呈不同的空间分布模式。综上，apCAF与mCAF在多种实体瘤中呈反向丰度模式与不同的空间定位，反映了CAF亚型间的异质性空间组织。

为探究塑造apCAF与mCAF状态的环境线索，作者通过表型相关转录调控因子分析发现IRF1和IRF8在apCAF中选择性激活（图6a），而CREB3L1在mCAF中选择性激活。IFN-γ已知可激活IRF1和IRF8，提示IFN-γ可能与apCAF分化相关；CREB3L1可被TGF-β诱导，结合mCAF中TGF-β及TGF-β响应性基质基因的高表达，提示TGF-β信号可能与mCAF样状态相关。拟时序轨迹显示，由NF出发存在两条不同的激活路径（图6b）；基因集评分显示apCAF具有更强的IFN-γ响应信号（图6c），mCAF具有更强的TGF-β响应信号。体外刺激验证：IFN-γ处理患者来源CAF可显著上调表面MHC II分子，而TGF-β处理可减弱IFN-γ诱导的MHC II上调（图6d）；TGF-β诱导FAP表达上调（mCAF标志），而IFN-γ共处理可缓解该效应（图6e）；IFN-γ可抑制TGF-β诱导的mCAF特征性ECM相关基因在mRNA和蛋白水平的表达（图6f），并在成纤维细胞系CCD18-CO中得到验证。在TCGA-SKCM队列中，IFN-γ响应评分在apCAF高组更高、mCAF高组更低，而TGF-β响应评分呈相反趋势（图6g-j）。bulk RNA-seq与GSEA进一步显示，IFN-γ显著富集apCAF特征及免疫调节/抗原加工呈递通路，TGF-β显著富集mCAF特征及细胞外基质组织通路（图6k-m）。综上，IFN-γ促进apCAF相关特征并减少mCAF样程序、部分拮抗TGF-β作用，而TGF-β（主要由mCAF分泌）与mCAF样程序相关并减少apCAF相关特征，提示细胞因子环境在塑造CAF异质性中发挥潜在作用。

本研究通过单细胞与空间转录组分析，跨四种癌种鉴定出 apCAF 与 mCAF 两种免疫调节功能相反的 CAF 亚型：apCAF（MHC II⁺，高表达 CCL4/CCL5）促进抗肿瘤免疫、预示良好预后，mCAF（高表达基质重塑基因）抑制免疫、预示不良预后，二者在多种实体瘤中呈反向分布。机制上，IFN-γ 与 TGF-β 信号分别塑造 apCAF 与 mCAF 状态。体内实验证明 IFN-γ 诱导的 apCAF 样成纤维细胞联合抗 PD-L1 可增强疗效，提示基质重编程是改善免疫治疗的潜在策略。

本研究立足"跨癌种保守性"视角，整合单细胞、空间转录组、TCGA 泛癌反卷积与多重免疫组化，多层次证据链完整；提出的 apCAF/mCAF"双向免疫调控"格局普适性强，并由体外刺激与体内联合治疗双重验证，转化价值突出。研究未引入谱系示踪或体内扰动，IFN-γ/TGF-β 驱动的究竟是稳定谱系转换还是可逆转录调整，仍有待后续进一步明确。

Song, F., Chen, Q., Huang, D. et al. Cytokine Context Shapes Antigen-Presenting and Matrix-Producing States of Cancer-Associated Fibroblasts. Sig Transduct Target Ther 2026.