🔊 TME Spatial Insights｜腫瘤微環境空間解析專題

以 MERFISH 2.0 解析 FFPE 腫瘤微環境中的空間互動

MERFISH 2.0 協助在 FFPE 腫瘤樣本中觀察免疫浸潤、空間鄰域與腫瘤–免疫細胞交界。

腫瘤微環境（tumor microenvironment, TME）由腫瘤細胞、免疫細胞、纖維母細胞、內皮細胞與其他間質細胞共同組成。對癌症與免疫治療研究而言，關鍵不只是組織中「有哪些細胞」，更是這些細胞位於哪裡、是否進入腫瘤區域，以及如何與周圍細胞互動。

Vizgen MERFISH 是一種高通量原位空間轉錄體技術，可透過多重 RNA 探針在同一張組織切片中偵測多個基因目標，並將 RNA 訊號對應回細胞與組織位置。相較於傳統單細胞 RNA 定序需要先解離組織，MERFISH 可在保留組織結構的情況下，同時觀察細胞分布、基因表現與細胞間空間關係。

FFPE 是臨床與轉譯研究中常見的腫瘤檢體型態；然而，福馬林固定造成的 RNA 片段化與交聯，常會影響 RNA 偵測效率。MERFISH 2.0 透過化學反應與流程優化，提升受損 RNA 的偵測能力，使既有的 FFPE 腫瘤檢體更有機會被納入高解析度空間轉錄體分析。

MERFISH 2.0 可在 FFPE 樣本原位偵測 RNA 訊號，保留細胞位置與組織結構資訊。

• 細胞在組織中的位置與組成
  觀察腫瘤細胞、T 細胞、B 細胞、髓系細胞與基質細胞在腫瘤組織中的分布。
• 免疫浸潤與腫瘤邊界關係
  判斷免疫細胞是進入腫瘤區域，或主要停留在腫瘤邊界與基質區域。
• 不同空間鄰域的組成差異
  比較腫瘤主導區、免疫細胞富集區、基質／血管相關區域，以及腫瘤–免疫交界等不同 spatial niches。
• 細胞位置與基因表現的連結
  觀察腫瘤細胞在不同免疫環境中，是否呈現不同基因表現與路徑活化狀態。

在 TME 研究中，單純知道某個 marker-positive cell 出現在哪裡，往往還不足以描述完整的微環境。MERFISH 2.0 可在同一張切片中同步取得多基因表現與細胞位置資訊，進一步分析局部區域中的細胞組成與基因表現特徵。

因此，研究者不只可以定位腫瘤細胞或免疫細胞，也能辨識組織中反覆出現的空間鄰域（spatial niches），例如免疫細胞富集區、腫瘤細胞主導區、基質／血管相關區域，或腫瘤–免疫細胞交界。這類分析有助於比較不同腫瘤樣本中的微環境結構，而不只是比較單一 marker 或單一細胞類型的分布。

Spatial niches 不是單一 marker-positive 細胞的位置，而是由局部區域內多種細胞類型與基因表現共同定義的微環境。MERFISH 2.0 可協助辨識腫瘤組織中不同微環境的空間分布。

在腫瘤免疫研究中，常以「熱腫瘤」與「冷腫瘤」描述不同的免疫浸潤狀態。熱腫瘤通常可見較多免疫細胞進入腫瘤區域；冷腫瘤則可能缺乏明顯免疫浸潤，或免疫細胞主要停留在基質與腫瘤邊界，未能有效進入腫瘤本體。

在非小細胞肺癌（NSCLC）FFPE 樣本中，MERFISH 2.0 可同步呈現腫瘤細胞、免疫細胞、內皮與纖維母細胞，以及正常肺細胞的空間分布。這類圖像讓研究者能直接觀察：免疫細胞是否真正進入腫瘤區域，或主要停留在基質與腫瘤邊界。

結果顯示，冷／熱 NSCLC 不僅具有不同的空間鄰域，也呈現不同的腫瘤–免疫細胞交界與代表性基因表現。進一步分析也指出，免疫細胞會以空間相關的方式影響腫瘤細胞基因表現；熱腫瘤較偏向免疫反應路徑，冷腫瘤則較偏向細胞增殖路徑。

兩例 NSCLC FFPE 樣本以 MERFISH 2.0 進行單細胞空間解析。藍色為腫瘤細胞、紅色為免疫細胞、綠色為內皮與纖維母細胞、粉紅色為正常肺細胞；白色箭頭標示腫瘤–免疫細胞交界。免疫浸潤型樣本可見較多免疫細胞進入腫瘤區域，免疫排除型樣本則多停留於基質或邊界區域，呈現不同的腫瘤微環境狀態。

針對腫瘤微環境與 FFPE 腫瘤樣本研究，Vizgen 提供一系列 MERFISH 2.0 pre-designed panels，協助研究者更快展開空間轉錄體分析。這些 panel 涵蓋腫瘤、免疫、血管、基質與組織特異性細胞族群，可用於細胞類型標註、空間鄰域分析與腫瘤–免疫細胞互動研究。

目前與 human oncology / tumor profiling 相關的 pre-designed panels 包含 Human Immuno-Oncology、Human Breast Cancer、Human Colon and Colon Cancer、Human Lung and Lung Cancer、Human Liver and Liver Cancer、Human Kidney and Kidney Cancer，以及涵蓋多種健康組織與癌症類型的 Pan Human Panel。這些 panels 皆為 815-gene V2.0 設計，可支援 FFPE、fresh frozen 與 fixed frozen 樣本；研究者也可依需求在既有 panel 上增加最多 100 個 MERFISH genes 。

搭配 MERSCOPE Ultra 平台，MERFISH 可支援最高 1,000 genes、單細胞解析度與最高 3.0 cm² 的單片成像區域，適合大型組織切片、多區域或多樣本的空間轉錄體分析規劃。

參考資料：

• He L. et al. bioRxiv, 2026.
• Ray M. et al. SITC Annual Meeting Poster, 2025.

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