期刊：Nature
影響因子：48.5
通訊作者：Jose M. Adrover、Mikala Egeblad
通訊單位：美國冷泉港實驗室
主要技術：單細胞 RNA 測序，空間轉錄組測序
科學問題
中性粒細胞在腫瘤微環境中如何調控腫瘤血管功能、組織壞死與遠處轉移？三者之間是否存在因果關聯？能否通過靶向中性粒細胞打破這一促腫瘤循環？
實驗材料和方法
1. 動物模型
多種小鼠自發 / 移植腫瘤模型（乳腺癌、肺癌、胰腺癌等）
2. 臨床樣本
人乳腺癌、肺癌組織樣本
3. 多組學技術
導語
腫瘤的 “壞死” 與 “轉移”，一直是臨床腫瘤治療中最棘手的兩大難題：為什么有的腫瘤內部會出現大片壞死？壞死又為何常常和腫瘤的遠處轉移 “綁定出現”？背后的共同元兇是什么？這篇發表在《Nature》的重磅研究，首次完整揭示了中性粒細胞在腫瘤微環境中的 “雙面殺手” 角色—— 它不僅會堵塞腫瘤血管、直接造成腫瘤壞死，還會通過壞死組織釋放的信號，主動 “護送” 腫瘤細胞完成轉移，為靶向中性粒細胞的抗腫瘤治療開辟了全新方向。
主要技術
單細胞 RNA 測序、空間轉錄組測序
研究結果
1. 中性粒細胞在腫瘤血管內形成物理閉塞
通過活體雙光子顯微鏡首次直接觀察到，中性粒細胞會在腫瘤血管內快速聚集，與NETs、血小板及腫瘤細胞碎片共同形成聚集體，物理堵塞血管腔，導致腫瘤組織血流灌注下降。多色免疫熒光染色進一步確認，MPO與citH3雙陽性的中性粒細胞及NETs簇分布于CD31標記的血管內皮周圍，呈現血管內聚集體引發閉塞的原位形態。
圖 1 活體成像揭示中性粒細胞介導的腫瘤血管閉塞
2. 定位中性粒細胞、NETs與壞死區的共謀
研究者利用10x Genomics Visium空間轉錄組技術，對腫瘤組織進行微米級空間定位?？臻g轉錄組圖譜清晰將組織劃分為壞死區、壞死周邊區與非壞死區。中性粒細胞特征基因S100a8、S100a9、Cst3r的表達信號，與NETs相關信號、壞死特征基因及缺氧信號在空間位置高度重合，從而在原位分子層面證明中性粒細胞及其釋放的NETs是誘導腫瘤壞死的空間核心。同時，功能富集分析顯示，壞死區域顯著富集EMT、細胞遷移、傷口愈合等促進轉移通路基因，提示該微環境與腫瘤惡性進展直接相關。
圖2 壞死周圍癌細胞獲得促轉移特性
圖3 空間轉錄組圖譜證實中性粒細胞與壞死區的偶聯
3. 單細胞測序鑒定血管限制性中性粒細胞
對荷瘤小鼠骨髓中性粒細胞進行單細胞RNA測序，發現一個腫瘤誘導的獨特亞群：Ly6G?i??Ly6C???。其轉錄特征與經典Ly6C?i??亞群相反：遷移相關基因（Cxcr2、Itgb2、S100a8）顯著下調，而NETs相關基因（Pad4、Elane、Mpo）及黏附分子（Icam1、Itgax）上調。功能驗證證實：Ly6C???細胞對趨化因子fMLP和IL-1β的跨內皮遷移能力嚴重受損，但在PMA刺激下NETs釋放效率更高，且與血小板黏附更強。單細胞測序精準定位了這群“血管限制性”中性粒細胞——因遷移缺陷滯留血管腔，憑借高NETs能力成為閉塞的直接執行者。
圖4 NETs 的釋放助力腫瘤細胞逃逸與遠處定植
4. 壞死組織信號觸發中性粒細胞的持續招募
單細胞測序發現4T1腫瘤高表達CXCL1，驅動骨髓緊急造血，增加Ly6C???中性粒細胞輸出。敲除CXCL1后，循環中性粒細胞減少，血管內聚集和壞死顯著減輕?？臻g轉錄組則顯示壞死周邊巨噬細胞是TGFβ的主要來源。阻斷TGFβ信號抑制EMT和轉移但不影響壞死。兩類測序技術共同描繪了壞死自我擴大的信號網絡。
5. NETs降解基質并協助癌細胞遠處定植
為確立NETs的因果作用，研究者采用多種干預：PAD4敲除鼠無法形成NETs，腫瘤壞死減少70%，肺轉移顯著下降；DNase I降解NETs同樣減輕壞死和轉移；GSK484抑制NETs但不影響腫瘤生長，說明NETs促轉移不依賴增殖；清除中性粒細胞則完全阻斷血管閉塞、壞死和轉移。機制上，NETs攜帶的彈性蛋白酶和基質金屬蛋白酶可降解血管基底膜，為癌細胞跨血管定植開辟通道。
圖5 靶向 NETs 通路抑制腫瘤壞死并改善患者預后
6. 靶向NETs通路展現雙重治療獲益
靶向NETs通路多個節點均能同時抑制壞死和轉移：敲除CXCL1、阻斷E/P選擇素、PAD4敲除或DNase I、清除中性粒細胞。阻斷TGFβ則僅抑制轉移。相比完全清除中性粒細胞（增加感染風險），靶向NETs生成或CXCL1—CXCR2軸更具轉化前景，可實現特異性抑制“病理型”中性粒細胞。
結論
本研究通過活體成像、多組學分析與臨床隊列驗證，首次系統闡明了中性粒細胞驅動腫瘤血管堵塞、壞死與轉移的完整機制鏈：中性粒細胞通過在腫瘤血管內形成聚集體引發血管堵塞與腫瘤壞死，壞死組織進一步招募更多中性粒細胞，而壞死區域的中性粒細胞又通過釋放 NETs 促進腫瘤細胞侵襲與轉移，形成持續放大的促腫瘤循環。該研究打破了以往對中性粒細胞在腫瘤中單一作用的認知，將腫瘤壞死與轉移這兩個看似獨立的臨床現象通過中性粒細胞串聯起來，為開發靶向中性粒細胞或 NETs 的抗腫瘤治療提供了全新的理論基礎與轉化方向。
參考文獻：
Adrover JM, Han X, Sun L, et,al. Neutrophils drive vascular occlusion, tumour necrosis and metastasis. Nature. 2025 Sep;645(8080):484-495. doi: 10.1038/s41586-025-09278-3.