目的:巨噬细胞为髓系细胞中常见的细胞类型,在调节肿瘤炎症和血管生成中发挥重要作用,参与肿瘤发生及发展的过程。单细胞转录组测序技术的快速发展,为解析膀胱癌微环境中髓系细胞图谱,特别是巨噬细胞的异质性提供了全新的方法和手段。在单细胞水平上比较肌层浸润膀胱癌（Muscle-invasive bladder cancer,MIBC）和非肌层浸润膀胱癌（Nonmuscle-invasive bladder cancer,NMIBC）的微环境中巨噬细胞的生物性特性及异质性,并且探索其与其他髓系细胞间的相互作用关系,揭示可能与T细胞相互作用的巨噬细胞亚群。方法:纳入膀胱癌患者12例,其中男性10例,女性2例。共获取7个MIBC肿瘤组织样本,3个NMIBC肿瘤组织样本,4个PBMC样本,3个淋巴结组织样本。组织利用酶消化法获取单个细胞的悬液,血液样本采用Ficoll密度梯度离心法获取PBMC。在10X Genomics平台制成油包水,再逆转录扩增,制备文库后测序。最后将所有样本的数据合并后提取巨噬细胞及其他髓系细胞分别重聚类分析,可视化分析揭示髓系细胞簇之间的异质性及相互作用关系,免疫组化揭示MIBC和NMIBC中巨噬细胞的浸润情况,免疫荧光验证驻留组织的巨噬细胞、巨噬细胞免疫检查点配体以及与T细胞之间的关系。结果:1.本研究共发现11群单核巨噬细胞,其中3群单核细胞,8群巨噬细胞。巨噬细胞更多浸润肿瘤组织,并且MIBC和NMIBC中分别定位肿瘤区域和间质-肿瘤边缘区域;2.富集在MIBC中的两群巨噬细胞为Mφ-c1-CXCL9和Mφ-c4-ADAMDEC1,均为M2样表型;富集在NMIBC中的巨噬细胞为Mφ-c7-HLA-DQA2和Mφ-c8-HTRA1,前者表现为M2样表型,后者表现为M1样表型;3.MIBC和NMIBC中富集的细胞亚群之间也有一定的联系,Mφ-c4-ADAMDEC1可由Mφ-c1-CXCL9和Mφ-c7-HLADQA2转化而来,Mφ-c8-HTRA1可转化为Mφ-c1-CXCL9,后者又可向Mφ-c7-HLA-DQA2分化;4.MIBC和NMIBC中均有一群巨噬细胞与T细胞可能有相互作用关系,Mφ-c1-CXCL9和Mφ-c7-HLA-DQA2表达结合T细胞免疫检查点的配体,可能与耗竭性T细胞相互作用在膀胱癌中形成一个免疫抑制的微环境;5.Cell Chat分析分别揭示了MIBC和NMIBC这两种类型肿瘤中髓系细胞之间的相互关系,发现MIBC和NMIBC中髓系细胞之间的信号通路有差异,MC3和Eso2可能通过IL4和IL13激活MIBC中富集的巨噬细胞向M2表型形成,而NMIBC中的Mφ-c1-CXCL9,Mφ-c6-MKI67,Mφ-c7-DQA2可通过IL10激活Mφ-c7-DQA2向M2表型分化;6.比较了两种类型肿瘤中趋化髓系细胞到肿瘤区域的关键趋化因子和关键细胞亚群。结论:总的来说,TAMs在MIBC和NMIBC中的定位及比例存在差异,M1相关基因和M2相关基因在同一巨噬细胞中共表达,特别是MIBC中富集的亚群,而NMIBC中富集的类群分别表现出M1或M2表型。但MIBC和NMIBC中的TAMs表型表达的M2基因各不相同,这些进一步证明体外M1/M2极化模型在膀胱癌中的局限性。除此之外,还发现MIBC和NMIBC之间富集的细胞亚群也有一定的联系,这可能与两者的预后和复发的差异有关。中性粒细胞、肥大细胞和树突状细胞的各表型在膀胱癌中均有不同程度的存在,发现MIBC和NMIBC中与TAMs分化相关的通路及驱动的关键细胞亚群也不同。因此,免疫治疗应区分MIBC和NMIBC的不同微环境,以针对性的靶向治疗。