研究背景与目的
慢性肾脏病（CKD）是导致死亡的主要原因之一，当其进展至终末期肾病（ESRD）时，患者需接受血液透析（HD）等替代治疗。长期ESRD常导致肾脏出现多发性囊肿，即获得性囊性肾病（ACKD），超过90%的患者在透析10年后会发生。ACKD患者发生肾肿瘤的风险是普通人群的约15倍，其中ACKD相关肾细胞癌（ACKD-RCC）是ESRD患者特有的主要亚型。然而，ESRD相关肾肿瘤的分子基础及其与ACKD的关系尚不清楚。本研究旨在通过全面的空间免疫基因组学分析，阐明ESRD背景下囊肿形成和肿瘤发生的分子机制。
研究设计与样本
研究纳入了43名接受根治性肾切除术的HD患者，共分析了268份标本。进行了外显子组测序（exome-seq）、RNA测序（RNA-seq）、液滴式单细胞RNA测序（scRNA-seq）以及10x Genomics平台的空间转录组学（Visium和Xenium）分析。此外，还利用激光捕获显微切割（LCM）技术对囊肿和肿瘤样本进行了外显子组测序，并采用多重免疫组化（mIHC）精细刻画了免疫细胞浸润。
ESRD相关肾肿瘤的基因组与转录组特征
研究发现，ESRD相关肿瘤的分子图谱与散发性肾细胞癌不同。在ESRD-透明细胞肾细胞癌（ESRD-ccRCC）中，鉴定出VHL和TCEB1基因的驱动突变，其中TCEB1突变频率（33%）显著高于散发性ccRCC。而ACKD-RCC中未发现显著的复发性驱动突变，但每个样本都携带影响染色质调控因子通路等的癌症相关突变。拷贝数变异分析显示，ACKD-RCC中染色体5、7、12和16的增益很常见，其中16号染色体增益在62%的病例中被检测到，提示这些可能是ACKD-RCC的早期遗传改变。
转录组分析进一步将ACKD-RCC与ESRD-ccRCC和散发性ccRCC区分开来。ACKD-RCC高表达近端小管（PT）标志基因（如LRP2、GATM）和代谢过程相关基因（如AMACR），其表达谱与正常PT细胞高度相似。相反，ESRD-ccRCC中散发性ccRCC的典型标志物CA9表达降低。单细胞和空间转录组数据证实，ACKD-RCC肿瘤细胞中PT基因和ACKD-RCC特异性基因（如AMACR）的表达显著上调。
ESRD肾脏的炎症微环境与免疫细胞图谱
对非癌性肾皮质的分析发现，HD患者的肾脏处于持续的炎症状态。基因集富集分析（GSEA）显示，与肾功能良好的非HD肾脏相比，HD肾皮质中上皮-间质转化（EMT）和炎症信号通路（如TNF信号）被激活。scRNA-seq显示HD肾脏中成纤维细胞和巨噬细胞比例显著增加，而内皮细胞和足细胞减少。特别值得注意的是，尽管存在广泛的肾小管损伤，表达PT基因的细胞群在长期HD患者的肾脏中被保留下来。
通过mIHC和scRNA-seq对免疫细胞进行定量和分型，发现HD肾脏和ACKD-RCC肿瘤中的总免疫细胞（包括NK细胞、T细胞、巨噬细胞）密度显著高于正常肾脏。其中，巨噬细胞，尤其是M1样巨噬细胞，在ACKD-RCC中显著增多。scRNA-seq将巨噬细胞分为8个亚群，发现透析肾脏中ISG15+和C1QC+巨噬细胞富集，而肿瘤组织中SPP1+巨噬细胞（具有促瘤功能）有增多趋势。细胞间通讯分析揭示了成纤维细胞与巨噬细胞之间通过IL1B/IL受体、PDGFB/PDGFRB、VEGFA/NRP1等配体-受体对存在活跃的相互作用。
囊肿起源于近端小管并发生克隆性扩增
空间转录组学（Visium和Xenium）分析提供了一个关键发现：ACKD中的囊肿以及ACKD-RCC肿瘤均高表达PT特异性基因（如LRP2、GATM），而远端小管（DT）或集合管基因则不表达。这表明囊肿和ACKD-RCC均起源于PT细胞。在HD肾皮质中，除囊肿区域外，其他区域的PT基因表达很少甚至缺失，这与病理观察到的PT萎缩或缺失一致。
对整合的scRNA-seq数据进行的拟时序分析描绘了PT细胞在ESRD条件下的命运分支：大部分正常PT细胞走向衰竭，成为终端PT细胞（tPT）；而一小部分细胞则偏离此路径，分化为囊肿细胞。囊肿细胞不仅保留了PT基因特征，还上调了ACKD-RCC中高表达的基因（如AMACR、LDHB）。
更重要的发现是，囊肿的形成是基于PT细胞的克隆性扩增。scRNA-seq的推断拷贝数变异（inferCNV）分析显示，ACKD-RCC肿瘤中常见的染色体增益（如5、7、12、16号染色体）同样存在于非癌性肾皮质的囊肿细胞中。对囊肿壁进行LCM结合外显子组测序，直接证实了囊肿组织中存在高频体细胞突变（中位VAF为14.3%）。这些突变频繁出现在染色质调节因子（如SETD2）和黏连蛋白复合体（如SMC1A、STAG3）基因中。系统发育树分析揭示了囊肿与相邻肿瘤之间共享的克隆关系，表明囊肿是携带有癌症相关基因突变的PT细胞进行寡克隆扩增的结果。
微环境通过旁分泌信号通路滋养囊肿
研究进一步探索了支撑囊肿克隆扩增的微环境机制。利用NicheNet算法对scRNA-seq数据进行分析，预测了囊肿细胞与微环境细胞（如成纤维细胞、巨噬细胞、T细胞）之间复杂的配体-受体相互作用网络。其中一个突出的通路是MET酪氨酸激酶通路：囊肿细胞高表达受体MET，而其配体肝细胞生长因子（HGF）主要由COL15A1+成纤维细胞亚群（在HD肾脏中增多）以及内皮细胞表达。此外，囊肿与巨噬细胞之间还存在IL1B/IL受体、VEGFA/NRP1等相互作用。
Xenium单细胞空间分析直观地显示了囊肿与周围表达HGF的成纤维细胞在空间上的紧密邻接。免疫组化（IHC）验证了囊肿和ACKD-RCC肿瘤细胞中存在MET蛋白及其磷酸化形式（p-MET）的表达。在连续切片中，p-MET阳性的囊肿区域附近可见HGF阳性细胞。这些证据共同表明，囊肿的存活和扩增受到周围微环境通过旁分泌方式激活的MET通路等信号网络的“滋养”。
结论与意义
本研究系统性地绘制了ESRD-ACKD-肾癌发展过程的分子与空间图谱。其核心机制是：ESRD导致的慢性炎症微环境引起PT细胞损伤和突变积累；携带染色质调节因子/黏连蛋白复合体基因突变的PT细胞发生克隆性扩增，形成囊肿；囊肿细胞通过表达MET等受体，接受来自周围活化成纤维细胞、巨噬细胞等提供的HGF等生长因子信号，从而在不利环境中生存和增殖；这些癌前囊肿在获得进一步的遗传/表观遗传异常后，最终进展为ACKD-RCC。这种炎症诱导的“区域癌化”也解释了ESRD患者多原发肾肿瘤高发的现象。该研究不仅深化了对ESRD相关肾癌发病机制的理解，也为未来开发针对MET通路等靶点的预防或治疗策略，以改善透析患者预后奠定了基础。
