肿瘤免疫逃逸是指肿瘤细胞能够逃避机体免疫系统的识别和攻击,得以在体内生存和增殖,而T细胞耗竭是肿瘤产生免疫逃逸的主要原因之一,对抗肿瘤免疫效应产生重大阻碍。单细胞转录组测序技术能够在单细胞水平检测各类细胞的表达情况,而非传统组织转录组代表的样本中所有细胞的平均表达值。利用多种癌症单细胞转录组数据研究T细胞耗竭关键分子和调控网络有利于更加全面地揭示泛癌症中T细胞耗竭的共性机制,因此本研究基于结直肠癌、肝癌和非小细胞肺癌三种癌症外周血、癌旁和肿瘤组织的单细胞转录组数据,采用Seurat和Monocle软件包、差异表达分析、KEGG及GO通路富集分析、蛋白质-蛋白质相互作用、转录因子调控分析、基因集变异分析（Gene Set Variation Analysis,GSVA）、加权基因共表达网络分析和生存分析等技术手段,探索多种肿瘤微环境中T细胞耗竭关键分子的潜在功能及共性调控网络,主要结果如下:首先,利用GEO数据库中结直肠癌、肝癌和非小细胞肺癌外周血、癌旁和肿瘤组织的单细胞转录组数据,通过降维聚类在三种癌症中都鉴定出不同T细胞亚型:CD8+T细胞主要有幼稚细胞、效应细胞、前耗竭细胞、耗竭细胞、组织驻留记忆细胞、粘膜相关恒定细胞;CD4+T细胞主要有幼稚细胞、效应细胞、耗竭细胞、组织驻留记忆细胞、调节性T细胞、辅助性T细胞1、滤泡辅助性T细胞。其中,幼稚细胞和效应细胞主要集中在外周血,前耗竭和耗竭细胞主要集中在肿瘤组织,各类细胞亚型的GO富集分析显示耗竭细胞主要与免疫反应负调控有关。其次,对上述CD8+T细胞中的效应细胞、前耗竭细胞和耗竭细胞进行差异分析发现,耗竭细胞有162个共同上调的基因,其中RGS1在前耗竭和耗竭细胞中均呈现较大的差异倍数,表达量较高且预后较差。加权基因共表达网络分析鉴定出35个能够在耗竭细胞中富集的差异基因,该基因集能够将CD8+耗竭细胞簇明显区分开来,并且在多种癌症中具有较差的预后。蛋白质-蛋白质相互作用网络鉴定出一簇功能模块,除了已报道过的耗竭基因之外,CD69和IL2RB也包含较多的连接节点。CD8+T细胞耗竭相关的转录因子主要包括IRF4和BATF,能够与PDCD1等启动子区域结合,调控其转录。此外,对主要通路进行GSVA分数计算,发现耗竭细胞在缺氧、糖酵解、胆固醇、活性氧反应、内质网应激过程中均显著上调,结合上述结果,推测了其潜在调控网络。最后,对CD4+T细胞中的效应和耗竭细胞进行差异分析发现,耗竭细胞有86个共同上调的基因,49个也出现在CD8+耗竭细胞中,其中,RNF19A编码一种泛素连接酶,在CD4+耗竭细胞中呈现更大的差异倍数,本研究和验证集中均具有较高的表达量,且预后较差,结合同家族基因在T细胞耗竭过程中的作用,推测RNF19A能够参与耗竭细胞的形成。蛋白质-蛋白质相互作用发现,AHR和ANXA5富集在包含抑制性受体的功能模块中,具有免疫抑制作用。调控CD4+耗竭细胞的转录因子包括PRDM1、EGR2和FOXO1等,能够促进PDCD1的表达。计算耗竭细胞在第二部分主要通路中的活性发现,CD4+耗竭细胞在缺氧、糖酵解和胆固醇过程中显著上调,而在活性氧反应和内质网应激中没有一致的显著性,表明了CD4+耗竭细胞和CD8+耗竭细胞存在不同之处。综上所述,本研究通过单细胞转录组分析和生物信息学方法研究筛选T细胞耗竭相关的基因,发现了部分关键基因如RGS1、RNF19A等可以作为解决T细胞耗竭的候选靶标,定义的35个基因组成的特征基因集,能够将耗竭T细胞显著区分开来,为耗竭T细胞的研究和免疫治疗提供理论基础。