2026年9月29日，由中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院（东肿）刘明洋，张媛媛；中国医学科学院老年医学研究院许静涌及美国俄克拉荷马大学医学院李敏作为共同通讯作者，在国际顶尖期刊Cell在线发表题为：Spatial evolution of a cachexia-promoting microenvironment in pancreatic cancer的论文。研究定义了一个胰腺癌恶病质微环境三细胞生态位：SEMA4A⁺瘤细胞、AQP9⁺巨噬细胞（AQP9⁺ macrophages，AQP9⁺Macs）和LOXL2⁺癌相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）共同构成。该生态位随恶病质严重程度逐步富集，并与既往非恶病质患者术后发生恶病质相关。核心发现如下：

• 空间多组学解析胰腺癌恶病质进展

• SEMA4A⁺肿瘤细胞与肌肉消耗、恶病质相关

• AQP9⁺巨噬细胞与LOXL2⁺癌相关成纤维细胞增强SEMA4A信号传导

• 该三细胞龛可预测患者术后恶病质与新发恶病质

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恶病质是胰腺癌发病与不良预后的重要诱因，但介导肿瘤进展与全身性消耗之间关联的细胞调控网络尚未阐明。本研究整合单细胞RNA测序、Xenium空间转录组、多重免疫组化、批量转录组学，并结合人体非恶病质、恶病质前期、恶病质样本功能实验以及小鼠模型，鉴定出一个与恶病质相关的微环境细胞龛：由SEMA4A阳性肿瘤细胞、AQP9阳性巨噬细胞及LOXL2阳性肿瘤相关成纤维细胞共同构成。机制层面，SEMA4A相关信号可通过骨形态发生蛋白2（BMP2）依赖性途径，诱导巨噬细胞获得AQP9相关表型；而巨噬细胞分泌的CXCL8可激活LOXL2阳性成纤维细胞。LOXL2阳性成纤维细胞反过来通过外泌体携带的N-糖基化LOXL2，增强肿瘤细胞FOSL1/SEMA4A信号。空间分析结果显示，该细胞龛的丰度随恶病质严重程度逐步升高，并且可预测原本无恶病质的患者术后新发恶病质。上述研究结果构建了局部肿瘤微环境动态变化与恶病质进展之间的关联模型。

图. 胰腺癌恶病质伴随空间有序的肿瘤细胞-巨噬细胞-成纤维细胞龛逐步形成。该龛内不同细胞群体间的相互信号传导与肌肉消耗及恶病质进展相关。

胰腺癌（PC）预计到2030年将成为癌症相关死亡的第二大原因，它仍是致死率最高的实体恶性肿瘤之一，各分期5年相对生存率不足13%。超过80%的胰腺癌患者会发生恶病质（CAC：Cancer-Associated Cachexia）。恶病质是一种多因素综合征，表现为进行性体重下降、骨骼肌消耗以及脂肪组织耗竭，由全身性炎症、代谢紊乱和严重厌食共同驱动。恶病质的一大特征是生理功能呈不可逆衰退，这凸显了早期发现与及时干预的迫切性。

恶病质可分为3个阶段：恶病质前期、恶病质期以及难治性恶病质。恶病质前期是最早可被临床识别的阶段，该阶段已出现全身代谢与内分泌改变以及早期肌肉丢失，但尚未发生显著的体重下降。临床前研究提示，在此阶段开展干预或许能够延缓恶病质进展。然而，由于缺乏公认的生物标志物与标准化诊断标准，在出现明显肌肉消耗或炎症表现之前，恶病质常常被漏诊。这一诊断缺口表明，亟需挖掘驱动恶病质发生的早期分子与细胞事件。

恶病质的发生是肿瘤自身程序与宿主全身应答之间复杂相互作用的结果。在胰腺癌中，致癌KRAS信号介导代谢重编程，重塑营养物质利用模式以及宿主‑肿瘤之间的代谢交互。越来越多证据表明，肿瘤代谢适应与恶病质存在关联。例如，乙酰辅酶A合成酶2（ACSS2）‑锌铁调控转运蛋白（ZIP4）‑肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）信号轴可将肿瘤代谢应激与肌肉蛋白水解过程偶联起来；与此同时，肿瘤分泌的细胞因子、生长因子和外泌体能够激活骨骼肌的分解代谢通路，进一步加重全身代谢功能障碍。

除肿瘤分泌的可溶性因子之外，肿瘤微环境（TME）通过恶性细胞、免疫细胞、基质细胞和神经细胞之间的相互作用，对恶病质进展起到关键调控作用。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）可通过与肿瘤细胞的交互促进肌肉消耗；而包括GDF15‑β肾上腺素能信号轴在内的肿瘤‑免疫‑神经交互网络会诱发恶病质与厌食。但目前大多数机制研究都聚焦于晚期恶病质，恶病质早期启动以及从恶病质前期向恶病质期转换的时空动态变化尚不明确。

为探究胰腺癌恶病质的分子机制与时空动态特征，本研究开展整合多组学分析，对处于非恶病质、恶病质前期、恶病质期的胰腺癌样本，联合运用10x Genomics单细胞RNA测序（scRNA‑seq）、高分辨率Xenium空间转录组（5K检测）、多重免疫组化（mIHC）以及批量转录组测序（RNA‑seq）技术。通过上述研究，研究人员鉴定出一个具有空间组织结构特征的细胞龛，由SEMA4A⁺（信号素4A阳性）肿瘤细胞、AQP9⁺（水通道蛋白9阳性）巨噬细胞以及LOXL2⁺（赖氨酰氧化酶样蛋白2阳性）肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）构成。多组学与功能验证结果提示，该细胞龛内部的细胞互作通过前馈信号通路，将局部肿瘤微环境重塑与全身性消耗联系在一起，进而推动恶病质进展。综上，本研究结果支持如下模型：胰腺癌恶病质是随空间分布和疾病进程发生的肿瘤‑基质协同交互的产物。该研究为解析局部肿瘤生态系统动态变化如何引发全身代谢紊乱提供了理论框架，并为早期干预和精准治疗筛选出潜在靶点。

研究数据

一. CAC进展过程中胰腺癌微环境的单细胞图谱

依据已建立的体重下降与厌食判定标准，将胰腺癌患者分为非恶病质组（non-CAC）、恶病质前期组（pre-CAC）和恶病质组（CAC）。为解析恶病质进展过程中肿瘤微环境（TME）随疾病阶段发生的改变，研究人员收集上述三个临床分期患者的肿瘤组织、腹直肌组织及血浆样本（图1A）。对43例新鲜肿瘤标本开展单细胞RNA测序（scRNA-seq），样本包括非恶病质组19例、恶病质前期组10例、恶病质组14例，最终获得307753个高质量细胞（图1A）。无监督聚类共鉴定出12种主要细胞类群，包括上皮细胞、癌相关成纤维细胞（CAF）、胰腺星状细胞（PSC）、单核吞噬细胞（MNP）、T细胞/自然杀伤（NK）细胞以及其他基质与免疫细胞亚群（图1B）。各类主要细胞群在所有样本中均有广泛分布，提示数据集整合效果可靠。细胞丰度分析显示，患者个体间存在显著异质性，且不同恶病质分期的肿瘤微环境组成存在明显差异（图1C）。值得注意的是，癌相关成纤维细胞是占优势的基质细胞群，在恶病质样本中丰度更高（图1D）。

图1. 癌症恶病质进展过程中胰腺癌微环境的单细胞图谱。

骨骼肌消耗是癌症恶病质（CAC）的核心特征，因此研究人员评估了L3水平腰大肌指数（L3 PMI）——这一基于影像学的指标被广泛用于评估肌肉萎缩程度与恶病质严重程度（图1E）。L3腰大肌指数与血红蛋白水平、握力呈正相关，与C反应蛋白（CRP）水平呈负相关。重要的是，癌相关成纤维细胞丰度与L3腰大肌指数呈负相关（图1F），提示在癌症恶病质进展过程中，基质重塑与骨骼肌耗损存在关联。

二.驱动胰腺癌癌症相关恶病质的SEMA4A⁺肿瘤细胞鉴定

鉴于不同癌症相关恶病质分期下上皮细胞分布存在差异（图1C），研究人员进一步解析与恶病质进展相关的肿瘤细胞异质性。通过染色体拷贝数变异（CNV）计算推断，在上皮细胞群中鉴定出恶性肿瘤细胞。为挖掘共有的肿瘤内在转录程序，同时尽可能降低患者个体异质性带来的干扰，研究人员采用非负矩阵分解（NMF）算法得到肿瘤元程序（图1G；STAR方法）。依据元程序得分，肿瘤细胞被划分为5个亚群，分别注释为SEMA4A⁺、S100A2⁺、REG4⁺、PLCG2⁺和EMP3⁺细胞簇（图1H）。

在上述亚群中，SEMA4A⁺肿瘤细胞在恶病质样本中富集，而EMP3⁺肿瘤细胞丰度下降（图1I、图S1I）。研究人员在扩大的肿瘤队列（n=132）中对批量RNA测序数据开展基因集变异分析（GSVA）进行验证，结果证实癌症相关恶病质组的SEMA4A⁺肿瘤细胞特征得分更高（图1J）。重要的是，SEMA4A⁺肿瘤亚群的丰度与患者体重下降程度呈正相关（图1K、图1L）。基因集富集分析（GSEA）进一步显示，SEMA4A⁺肿瘤细胞中炎症通路与核因子κB（NF-κB）信号通路显著富集（图1M），印证该细胞亚群与癌症相关恶病质生物学过程相关。综上结果提示，SEMA4A⁺肿瘤状态可能代表一类癌症相关恶病质相关的肿瘤转录程序。

为筛选潜在效应分子，研究人员将SEMA4A⁺肿瘤细胞中高表达基因与已整理的分泌蛋白数据库取交集，发现SEMA4A是排名首位的候选分子（图1N）。恶病质患者外周循环SEMA4A水平升高，且其浓度与癌症相关恶病质严重程度正相关（图1O）。此外，血浆SEMA4A浓度和SEMA4A⁺肿瘤细胞丰度呈正相关（图1P），提示肿瘤来源的SEMA4A信号可能与全身性癌症相关恶病质反应存在关联。

图2. 鉴定驱动胰腺癌癌症相关恶病质的SEMA4A⁺肿瘤细胞。

为从功能层面评估该肿瘤状态促进恶病质的能力，研究人员分离SEMA4A⁻与SEMA4A⁺的KRAS^G12D-TP53^R172H-PDX-1-CRE（KPC）细胞，并验证两个细胞亚群之间SEMA4A表达存在差异（图2A、图2B）。尽管两组小鼠的肿瘤负荷相近，但移植SEMA4A⁺肿瘤的小鼠肌肉萎缩更为严重（图2C、2D）。重组人SEMA4A（rhSEMA4A）可在C2C12肌管细胞中诱导肌肉萎缩标志物表达；而抑制SEMA4A能够在体外和体内减轻恶病质相关的肌肉耗损（图2E–2I，）。上述结果共同证明，肿瘤来源的SEMA4A参与介导胰腺癌相关肌肉萎缩。

三.FOSL1/SEMA4A轴通过骨骼肌内NRP1-Akt-MuRF1信号通路驱动胰腺癌相关癌症恶病质

为探究肿瘤细胞亚群的演化与动态变化，研究人员采用扩散映射算法分析细胞分化轨迹，结果显示PLCG2⁺亚群为起始细胞状态，可分化形成两条不同谱系，分别产生SEMA4A⁺细胞群与EMP3⁺细胞群（图2J、图2K）。该分化分支现象可部分解释恶病质进展过程中SEMA4A⁺与EMP3⁺两个细胞群丰度此消彼长的变化规律（图1I）。

为挖掘SEMA4A的上游调控因子，研究人员联合hTFtarget转录因子预测与单细胞调控网络推断及聚类（pySCENIC）分析，筛选得到核心调控分子FOSL1（图2L）。时序表达分析显示，在向SEMA4A⁺肿瘤细胞演化的谱系中，FOSL1与SEMA4A同步上调；而EMP3⁺亚群在细胞演化过程中二者同步下调（图2M）。在胰腺癌细胞中敲除FOSL1可显著降低SEMA4A的表达水平与转录活性（图2N、图2O）。CUT&Tag实验证实FOSL1可结合于SEMA4A基因启动子区域（图2P）。功能实验表明，FOSL1缺失会显著削弱胰腺癌细胞诱导C2C12肌管发生萎缩的能力（图2Q）。

Akt去磷酸化可激活泛素-蛋白酶体系统（UPS）介导的肌肉蛋白降解，因此研究人员进一步探究SEMA4A是否调控该通路。重组SEMA4A蛋白能够降低肌管细胞Akt磷酸化水平，并上调MuRF1与Atrogin-1的表达。与之一致，敲低胰腺癌细胞FOSL1可减轻肌肉萎缩，同时恢复肌管细胞Akt磷酸化水平（图2Q）。此外，敲除SEMA4A的特异性受体神经纤毛蛋白-1（NRP1）后，肿瘤细胞诱导肌肉萎缩的效应消失（图2R）。综上，本研究证实: FOSL1/SEMA4A通过NRP1-Akt-MuRF1信号轴启动胰腺癌相关癌症恶病质。

四.癌相关成纤维细胞促进肌肉萎缩与胰腺癌相关癌症恶病质

胰腺癌这类易诱发癌症恶病质的恶性肿瘤，通常伴随癌相关成纤维细胞（CAF）浸润增多，因此研究人员进一步探究CAF在胰腺癌相关恶病质中的作用。单细胞转录组测序结果显示恶病质样本中CAF丰度升高（图1D）；批量RNA测序数据经基因集变异分析（GSVA）验证也得到一致结论：恶病质肿瘤中CAF相关转录特征上调，且该特征得分与体重下降严重程度呈正相关（图3A）。

图3. 癌相关成纤维细胞促进肌肉萎缩与胰腺癌癌症相关恶病质。

为解析恶病质引发的全身性改变，研究人员利用单细胞来源的参考特征集，通过GSVA分析骨骼肌转录组。恶病质肌肉组织呈现出I型肌纤维特征上调、II型肌纤维特征下调，同时脂肪细胞与成纤维细胞相关特征升高的转录表型。肿瘤-肌肉配对样本分析进一步发现，肿瘤内CAF丰度与肌肉内纤维化程度呈正相关（图3C），提示恶病质进展过程中存在一条尚未被充分阐明的肿瘤-基质-肌肉调控轴。

为评估CAF在恶病质中的功能，研究人员从恶病质患者体内分离人原代CAF（huCAF），同时从发生恶病质的KPC小鼠中分离小鼠CAF（muCAF）。功能实验证实，CAF可在体外与体内增强肿瘤诱导的肌肉耗损效应（图3D–3J）。CellChat细胞通讯分析显示，恶病质组中CAF参与的细胞互作信号水平更高。

为探究背后机制，研究人员对恶病质早、晚期KPC荷瘤小鼠以及KPC联合muCAF移植小鼠的肿瘤样本开展RNA测序。GSVA结果显示，KPC+muCAF移植瘤中SEMA4A⁺肿瘤细胞特征富集（图3K）；流式细胞术与免疫组化（IHC）证实，随着恶病质进展，SEMA4A⁺肿瘤细胞占比与SEMA4A表达水平持续升高（图3L）。与野生型胰腺组织相比，KPC基因工程小鼠模型（GEMM）肿瘤中同样观察到该类细胞富集（图3M）。

机制层面，CAF来源的信号能够上调肿瘤细胞FOSL1与SEMA4A的表达（图3N）。体内实验中，敲低肿瘤细胞SEMA4A后，CAF促恶病质效应基本消失，说明CAF介导的恶病质作用主要依赖肿瘤细胞SEMA4A（图3O–3Q）。综上，本研究提出模型：CAF可激活FOSL1/SEMA4A信号轴，进而驱动恶病质相关肌肉耗损。

五.LOXL2⁺癌相关成纤维细胞是胰腺癌中介导癌症相关恶病质的CAF亚群

鉴于癌相关成纤维细胞存在功能异质性，研究人员解析得到8个转录特征互不相同的CAF亚簇，并将其归为4类已报道的CAF细胞状态（图4A）。在这些亚群中，恶病质样本的LOXL2⁺CAF丰度高于非恶病质样本（图4B、图4C）。批量RNA测序数据集的GSVA分析进一步证实该富集规律，且LOXL2⁺CAF特征得分与患者体重下降严重程度呈正相关（图4D、图4E）。免疫组化结果显示，恶病质胰腺癌组织中肌成纤维细胞样LOXL2⁺CAF聚集增多。与前文观察到的总CAF丰度和肌肉纤维化程度正相关一致（图3C），肌肉内纤维化负荷同样与LOXL2⁺CAF丰度呈正相关（图4F）。为进一步探究LOXL2⁺CAF的生物学特征，研究人员基于已发表的恶病质相关基因构建恶病质基因特征集。UCell分析表明，相较于其他CAF细胞状态，LOXL2⁺CAF中该恶病质特征显著富集，提示LOXL2⁺CAF具备癌症恶病质相关转录特征。

图4. LOXL2⁺癌相关成纤维细胞是胰腺癌中介导癌症相关恶病质的CAF亚群。

细胞谱系重建分析发现，与成纤维细胞增殖相关的PDGFC⁺CAF是LOXL2⁺CAF的潜在前体细胞群（图4G）。相较于PDGFC⁺CAF，LOXL2⁺CAF富集糖蛋白代谢相关通路。与之相符，通路与代谢状态分析显示LOXL2⁺CAF中聚糖生物合成通路，尤其是N-聚糖生物合成通路显著富集（图4H、图4I）。

已有研究提示N-糖基化参与LOXL2蛋白稳定与外泌体分泌过程；细胞通讯分析显示，恶病质样本中LOXL2⁺CAF与SEMA4A⁺肿瘤细胞之间的相互作用增强。研究人员进一步探究LOXL2是否参与恶病质相关的肿瘤-基质信号交流。用重组人LOXL2（rhLOXL2）处理胰腺癌细胞，可上调FOSL1与SEMA4A的表达（图4J）；经rhLOXL2处理的肿瘤细胞上清培养液（CM）能够增强C2C12肌管细胞中Akt/MuRF1萎缩相关通路的激活（图4K）。与之相反，对人源CAF进行LOXL2基因敲除，或使用(2-氯吡啶-4-基)甲胺盐酸盐药物抑制LOXL2，均可削弱CAF激活肿瘤细胞FOSL1/SEMA4A轴的能力（图4L、图4M）。LOXL2抑制还可在体外和体内减轻CAF-肿瘤细胞互作所诱发的肌肉耗损（图4N–4P）。在SEMA4A敲低KPC荷瘤小鼠模型中，抑制LOXL2仅能小幅进一步缓解肌肉耗损（图4Q），说明LOXL2⁺CAF主要依靠肿瘤细胞内源SEMA4A来促进恶病质。

为阐明CAF来源LOXL2调控胰腺癌恶病质的机制，研究人员检测LOXL2的分布，发现其富集于CAF上清的外泌体组分中（图4R）。使用GW4869抑制外泌体分泌，能够减弱CAF诱导的FOSL1/SEMA4A通路激活（图4S）。鉴于LOXL2⁺CAF富集N-糖基化通路，且既往研究报道N-糖基化调控LOXL2蛋白稳定性与分泌，研究人员检测LOXL2的糖基化修饰状态。采用PNGase F酶促去糖基化，或衣霉素药物抑制N-糖基化，均可观察到LOXL2电泳迁移率改变，符合N-连接聚糖被去除的特征（图4T、图4U）。抑制N-糖基化同样会降低CAF介导的FOSL1/SEMA4A通路激活（图4V）。综上，本研究提出模型：LOXL2⁺CAF通过外泌体释放经N-糖基化修饰的LOXL2，激活肿瘤细胞FOSL1/SEMA4A信号轴，进而介导恶病质相关信号传导。

六.AQP9⁺巨噬细胞调控LOXL2⁺CAF，进一步放大胰腺癌相关癌症恶病质效应

为阐明恶病质微环境中LOXL2⁺CAF形成的调控机制，研究人员分析肿瘤微环境中的其他细胞组分，包括单核吞噬细胞、T/NK细胞与粒细胞，并筛选出在恶病质组富集的主要细胞亚簇。相关性分析显示，在恶病质前期与恶病质样本中，AQP9⁺巨噬细胞丰度与LOXL2⁺CAF丰度呈正相关；而在非恶病质肿瘤中不存在该相关性（图5A、图5B）。细胞通讯分析表明，恶病质组中AQP9⁺巨噬细胞与LOXL2⁺CAF之间的整体互作更强。上述结果提示，AQP9⁺巨噬细胞与LOXL2⁺CAF之间的信号交流可能参与恶病质进展。

图5. AQP9⁺巨噬细胞调控LOXL2⁺癌相关成纤维细胞，进一步放大胰腺癌癌症相关恶病质效应。

随后研究人员分析各巨噬细胞亚簇的占比，发现恶病质组AQP9⁺巨噬细胞相对丰度升高，而TNFSF13⁺巨噬细胞变化趋势相反（图5C、图5D）。在这些巨噬细胞亚群中，MIF⁺巨噬细胞呈现M0样特征，TNFSF13⁺巨噬细胞倾向M2极化，而AQP9⁺巨噬细胞属于M1型极化亚型，这与AQP9⁺巨噬细胞中多条炎症相关通路富集的结果一致（图5E）。轨迹分析进一步提示，MIF⁺肿瘤相关巨噬细胞（TAM）可作为初始状态，分化为AQP9⁺巨噬细胞与TNFSF13⁺巨噬细胞（图5F）。同时，相较于MIF⁺巨噬细胞，AQP9⁺巨噬细胞的炎症应答、纤维化、免疫调控及促恶病质相关功能活性更强（图5G）。以上数据表明，恶病质相关肿瘤信号可诱导AQP9⁺巨噬细胞富集，并使其获得AQP9相关的炎症表型。

基于上述结果，研究人员进一步探究AQP9⁺巨噬细胞是否驱动LOXL2⁺CAF活化。利用NicheNet配体-受体分析筛选参与LOXL2⁺CAF活化的潜在配体分子（图S5I），排名靠前的配体主要来源于AQP9⁺巨噬细胞。功能验证实验证实：分别从恶病质与非恶病质胰腺癌患者肿瘤标本中分离恶病质相关TAM（cTAM）与非恶病质TAM（ncTAM），仅恶病质相关TAM的条件培养基可显著上调人源CAF中LOXL2与αSMA的表达（图5H）。该结果证实，恶病质相关AQP9⁺巨噬细胞分泌的因子可激活LOXL2⁺CAF。

接下来研究人员解析其分子机制。在预测的配体分子中，C-X-C基序趋化因子配体8（CXCL8）是AQP9⁺巨噬细胞中上调最显著的基因之一（图5I）。使用重组人CXCL8（rhCXCL8）处理人源CAF，可在mRNA与蛋白水平显著上调LOXL2表达。机制层面，rhCXCL8通过CXCR1/2受体激活CAF内c-Jun氨基末端激酶（JNK）/c-Jun通路；使用CXCR1/2抑制剂瑞帕利辛（Reparixin）或JNK抑制剂SP600125进行药物干预，均可阻断CXCL8诱导的LOXL2上调。此外，经rhCXCL8刺激的人源CAF条件培养基可上调胰腺癌细胞FOSL1/SEMA4A表达。与对照组CAF相比，经AsPC-1细胞重塑的THP-1（M0）巨噬细胞预处理的CAF，能显著增强胰腺癌细胞诱导C2C12肌管发生肌肉耗损的能力。体内实验中，在muCAF联合KPC细胞构建的模型中抑制CXCR1/2，可显著减轻肌肉萎缩（图5J–5L）。综上，AQP9⁺巨噬细胞通过CXCL8/CXCR1/2/JNK/c-Jun信号轴激活LOXL2⁺CAF，进而促进癌症相关恶病质。

七.SEMA4A⁺肿瘤细胞通过BMP2诱导AQP9⁺巨噬细胞生成

为探究恶病质肿瘤组织中调控AQP9⁺巨噬细胞分化的细胞间互作，研究人员对全部样本的细胞组成开展相关性网络分析。该系统性分析发现，SEMA4A⁺肿瘤细胞是与AQP9⁺巨噬细胞相关联的主要恶性细胞群（图6A）。细胞通讯分析显示，恶病质组中SEMA4A⁺肿瘤细胞与AQP9⁺巨噬细胞之间的双向信号交流显著增强（图6B）。在动态动物模型中，研究人员同样观察到在癌症恶病质终末期，SEMA4A⁺肿瘤细胞与AQP9⁺巨噬细胞同步上调（图3K）。为阐明二者互作背后的分子机制，研究人员利用NicheNet预测驱动AQP9⁺巨噬细胞极化过程中转录组改变的配体-受体相互作用。骨形态发生蛋白2（BMP2）是髓系细胞分化的关键调控因子，本研究筛选发现其为排名靠前的配体之一，且该分子主要表达于SEMA4A⁺肿瘤细胞（图6C、图6D）。与对照组相比，肿瘤细胞条件培养基可强效诱导M0型THP-1巨噬细胞表达AQP9与CXCL8（图6E）。此外，研究人员验证BMP2在恶病质巨噬细胞极化中的功能：重组人BMP2（rhBMP2）处理能够显著诱导M0型THP-1巨噬细胞表达AQP9和CXCL8（图6F）。

图6. SEMA4A⁺肿瘤细胞通过BMP2诱导恶病质相关AQP9⁺巨噬细胞。

在巨噬细胞-肿瘤细胞互作的基础上，研究人员进一步解析基质细胞的作用。单独使用恶病质相关TAM处理胰腺癌细胞时效应微弱；而经恶病质相关TAM预处理的CAF可显著上调胰腺癌细胞FOSL1与SEMA4A的表达（图6G）。并且，巨噬细胞与CAF的协同互作能够增强肿瘤细胞诱导C2C12肌管萎缩的能力，其促萎缩效应显著强于单独使用恶病质相关TAM（图6H）。综上，本研究建立一条病理级联反应：SEMA4A⁺肿瘤细胞分泌BMP2，驱动AQP9⁺巨噬细胞极化；极化后的AQP9⁺巨噬细胞进一步调控LOXL2⁺CAF活化，从而放大癌症相关恶病质进展。

八.肿瘤-巨噬细胞-CAF微生态龛是驱动胰腺癌相关癌症恶病质的核心力量

为在单细胞分辨率下阐明胰腺癌相关恶病质的时空调控机制，研究人员解析恶病质进展过程中肿瘤微环境的空间改变。本研究重点阐释SEMA4A⁺肿瘤细胞、AQP9⁺巨噬细胞与LOXL2⁺CAF三者之间的空间位置关系及相互信号交流。借助10x Genomics Xenium原位空间转录组平台，研究人员对66例胰腺癌患者（30例非恶病质、7例恶病质前期、29例恶病质）的肿瘤组织切片开展空间转录组测序。该高分辨率分析共检测2500565个细胞，覆盖5001个基因。基于经典标志物进行细胞注释，鉴定出肿瘤细胞、CAF、单核吞噬细胞等15种主要细胞类型，验证了本空间转录组数据集的可靠性（图7A）。值得注意的是，Xenium数据集中的肿瘤细胞、CAF及巨噬细胞亚群，采用与单细胞转录组定义亚群对应的特征基因集完成分类。

图7. 肿瘤细胞周围特异性肿瘤-巨噬细胞-CAF微龛的形成：胰腺癌癌症相关恶病质进展的核心枢纽。

为解析恶病质进展过程中SEMA4A⁺肿瘤细胞周围微环境的动态演变，研究人员开展细胞邻域分析。结果发现以SEMA4A⁺肿瘤细胞为中心可划分出4种不同空间区域，即对应的细胞微龛(Niche)（图7B）。1号微龛：SEMA4A⁺肿瘤细胞同时与LOXL2⁺CAF、AQP9⁺巨噬细胞共定位；2号微龛：SEMA4A⁺肿瘤细胞周围仅存在AQP9⁺巨噬细胞；3号微龛：SEMA4A⁺肿瘤细胞周围仅存在LOXL2⁺CAF；4号微龛：SEMA4A⁺肿瘤细胞邻近区域无LOXL2⁺CAF或AQP9⁺巨噬细胞。16.8%的SEMA4A⁺肿瘤细胞分布于1号微龛内（图7C）。值得关注的是，仅1号微龛内的SEMA4A⁺肿瘤细胞占比随恶病质进展升高，其余微龛内该细胞占比无此规律；1号微龛内其他亚型肿瘤细胞占比也无明显变化（图7D–7F）。该结果提示，1号微龛中的SEMA4A⁺肿瘤细胞在恶病质发生发展中发挥关键作用。

1号微龛内的SEMA4A⁺肿瘤细胞，转录特征与单细胞转录组鉴定的同类细胞高度吻合（图7G），且高富集恶病质相关通路、炎症通路与免疫相关通路基因，包括细胞因子活性、炎症应答相关基因（图7H）。上述特征表明，1号微龛的SEMA4A⁺肿瘤细胞具备恶病质相关生物学程序的转录特征。与之类似，1号微龛内的LOXL2⁺CAF与AQP9⁺巨噬细胞也和单细胞数据中对应的细胞亚群特征高度匹配，提示其具有恶病质特异的功能表型（图7I）。对非恶病质与恶病质肿瘤样本进行多重免疫荧光（mIHC）验证，证实恶病质组织中SEMA4A⁺肿瘤细胞、LOXL2⁺CAF、AQP9⁺巨噬细胞密度升高，且三类细胞间的细胞间距缩短（图7J、7K）。

目前，预测胰腺癌术后新发恶病质仍是一项亟待解决的临床难题。为解决该问题，研究人员对比1号微龛与非1号微龛的SEMA4A⁺肿瘤细胞，选取上调最显著的基因构建基因特征集，建立新的评估策略。对63例患者开展为期6个月的术后随访，结果显示1号微龛SEMA4A⁺特征得分与随访期间术后体重下降严重程度呈正相关（图7L；表S1）。进一步分析显示，基线38例非恶病质患者中，29例后续发生新发恶病质的患者，其GSVA得分显著高于另外9例维持非恶病质状态的患者（图7M）。该结果提示，1号微龛SEMA4A⁺特征可作为预测术后恶病质发生风险的生物标志物，助力胰腺癌患者的早期风险分层与干预。

综上，本研究提出调控模型（图7N）：1号微龛中的SEMA4A⁺肿瘤细胞逐级驱动AQP9⁺巨噬细胞极化与LOXL2⁺CAF活化；活化后的LOXL2⁺CAF分泌更多N-糖基化修饰的LOXL2，进一步增强SEMA4A⁺肿瘤细胞的活性，形成三重细胞互作的正反馈环路，进而促进肌肉萎缩与癌症恶病质。

讨论

癌症相关恶病质是胰腺癌中机制尚不明确的并发症，显著升高患者的发病率与死亡率。本研究整合单细胞RNA测序、批量RNA测序、Xenium原位空间转录组、多重免疫荧光并结合功能验证等多组学手段，鉴定出一组介导恶病质的致病三细胞组合：SEMA4A⁺肿瘤细胞、LOXL2⁺癌相关成纤维细胞与AQP9⁺巨噬细胞，三者共同形成自我强化的细胞微龛（图7N）。该微龛在恶病质前期即可形成，在出现明显体重下降前就已诱发代谢紊乱与早期肌肉功能损伤，并通过层级化的细胞间信号交流，推动疾病进展至恶病质乃至难治性恶病质。这种时空特异性提示，该微龛是疾病从可逆性代谢异常转向不可逆全身性衰竭的关键分子开关。重要的是，该微龛的分子特征与非恶病质患者后续新发恶病质相关，具备作为早期检测生物标志物的潜力。循环SEMA4A、LOXL2⁺CAF来源外泌体或AQP9⁺巨噬细胞标志物，有望用于液体活检，在严重肌肉耗损发生前识别高危患者，从而及时开展营养干预或靶向治疗。

SEMA4A⁺肿瘤细胞在恶病质患者中富集，并且在小鼠模型中随恶病质进展而增多。既往研究多关注SEMA4A的免疫调控功能，而本研究发现SEMA4A在胰腺癌相关恶病质中具备全新作用。恶病质患者血浆SEMA4A水平升高，提示其可作为预测标志物。本研究揭示了SEMA4A参与恶病质这一未被报道的新功能，同时证明其可作为潜在治疗靶点。尽管本研究证实SEMA4A是介导胰腺癌恶病质的重要分子，但它的生物学功能具有环境依赖性。除诱发全身性肌肉耗损之外，SEMA4A还具有已知的免疫调节作用，可影响抗肿瘤免疫，说明其对肿瘤进展和恶病质的调控效应不一定相互耦合。上述结果体现了肿瘤来源信号的复杂性，也提示后续研究需要探索如何选择性靶向SEMA4A的恶病质相关功能，用于恶病质治疗。

LOXL2⁺CAF进一步放大该微龛的自我扩增效应。这类肌成纤维细胞亚群高表达αSMA，聚糖代谢增强。该类CAF通过分泌携带N-糖基化修饰的外泌体LOXL2，诱导肿瘤细胞向SEMA4A高表达表型转化，揭示了一条此前未被阐明的旁分泌环路，持续推动恶病质进展。非特异性清除CAF反而可能加速胰腺癌进展；基于此，本研究提示可针对LOXL2⁺CAF进行亚型特异性干预，使用LOXL2抑制剂或阻断糖基化，破坏该致病微龛，抑制肌肉萎缩，同时保留基质结构完整性。有意思的是，虽然总体CAF可促进肿瘤生长，但药物抑制LOXL2几乎不改变肿瘤负荷，却能显著减轻恶病质。这种效应分离现象说明，多种CAF亚群参与肿瘤进展，而LOXL2⁺CAF优先调控全身性恶病质，进一步证明CAF群体内部存在显著功能异质性。

研究人员既往研究证实巨噬细胞可通过与肿瘤细胞互作诱发胰腺癌相关肌肉耗损，但未明确具体的巨噬细胞亚群。本研究发现，AQP9⁺巨噬细胞在小鼠恶病质中晚期肿瘤内富集，呈现促炎M1样表型。对比恶病质与非恶病质患者来源的肿瘤相关巨噬细胞，恶病质肿瘤中AQP9⁺巨噬细胞特征信号更强。功能层面，这类肿瘤相关巨噬细胞可强效激活CAF，参与恶病质进展。靶向该信号轴能够破坏微龛稳态、缓解恶病质。尽管SEMA4A-AQP9-LOXL2信号环路是本研究鉴定的核心恶病质相关通路，但胰腺癌恶病质是多因素介导的综合征，存在广泛的肿瘤-宿主相互作用。抑制SEMA4A后仍残留部分肌肉耗损，提示其他CAF分泌因子及免疫信号通路同样参与疾病进展。阐明这些互补机制，将进一步完善我们对恶病质相关微龛生物学的理解。

除机制发现外，本研究具有重要临床意义。当前恶病质的诊断依赖晚期体重下降指标，错失了恶病质前期这一关键早期干预窗口。本研究将SEMA4A⁺/LOXL2⁺/AQP9⁺微龛定义为癌症恶病质的核心驱动因素，为早期干预提供理论框架。该微龛的分子特征在后续发生恶病质的基线非恶病质患者中富集。此外，本研究构建的单细胞图谱是目前胰腺癌恶病质领域最全面的分子资源，为精准治疗奠定基础。仍需在更大样本队列中开展验证，但该数据集将推动后续微龛靶向疗法与生物标志物开发。

后续研究需要阐明：该微龛如何随肿瘤发生而形成；破坏该微龛能否逆转已发生的恶病质；其他易合并恶病质的肿瘤（如肺癌）是否存在类似基质微龛。解答上述问题需要纵向临床研究与跨癌种对比，本研究为此提供理论框架。

研究局限性

本研究存在若干局限性。第一，其他肿瘤细胞亚群（S100A2⁺、PLCG2⁺、REG4⁺细胞）以及既往报道的恶病质相关介质（白介素-6、IGFBP2、HSPA9、S100A8、S100A9、IL-8、RAB27B等），可能与SEMA4A协同促进恶病质进展。第二，虽然恶病质患者循环SEMA4A显著升高，但该指标无法区分非恶病质与恶病质前期人群。因此，其作为早期生物标志物的价值需要在更大队列开展前瞻性验证，且很可能需要联合其他分子或临床指标共同评估。抑制SEMA4A后仍存在残留恶病质，同样说明肿瘤与基质来源的其他平行通路参与疾病进展。第三，批量RNA测序的GSVA分析仅评估特征相对富集程度，并非直接检测细胞绝对丰度，这可能是本研究中部分相关性偏弱的原因，因此需要多重免疫荧光、流式细胞术等独立方法交叉验证。最后，尽管微龛特征与术后恶病质相关，但投入临床应用前，仍需在带有完整纵向临床信息的独立大样本队列中进行前瞻性验证。解答上述问题需要纵向临床研究与跨癌种对比，本研究为后续相关研究提供理论框架。

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胰腺巨噬细胞清除，参考该链接：胰腺 - 资料文献 - ClodronateLiposomes - Inventor and worldwide provider of Clodronate Liposomes: 荷兰Liposoma中国

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3.标杆综述|Cell：巨噬细胞-成纤维细胞相互作用调控炎症与纤维化关联的逻辑

原始文献

Hu Y, Lv G, Yuan H, et al. Spatial evolution of a cachexia-promoting microenvironment in pancreatic cancer. Cell. Published online September 29, 2026. doi:10.1016/j.cell.2026.09.012