第一部分结直肠癌NOTCH突变的免疫反应探究NOTCH信号通路作为进化高度保守的通路,其可调节一系列的细胞功能,包括细胞分化、干性维持、增殖及凋亡等。NOTCH信号通路在结直肠癌（CRC）中出现调控紊乱,NOTCH1在肿瘤组织中表达上调,且与不良预后呈正相关。但NOTCH信号通路突变对CRC免疫微环境的影响尚缺乏报道。此研究中,我们主要通过两个CRC数据集分析了NOTCH信号通路突变对CRC微环境中免疫反应的影响,以及突变对免疫治疗响应性的影响,取得的结果如下:（1）GSE108989数据集分析结果显示,NOTCH信号通路突变的CRC肿瘤中浸润的CD8+T细胞杀伤功能基因表达更高,提示具有更强的肿瘤杀伤能力;同时,具有较强免疫抑制性功能的Treg细胞亚群比例降低。（2）TCGA数据集分析结果显示,NOTCH信号通路突变的CRC肿瘤中细胞杀伤功能分子表达上调,免疫检查点分子、趋化因子及其受体的表达增高,呈现抗肿瘤免疫激活的状态。（3）NOTCH信号通路突变的CRC患者肿瘤分期较早、淋巴结及远处转移的几率较低;突变对无病生存及总体生存无明显影响,但可影响肿瘤的分化方向。（4）免疫治疗可延长NOTCH信号通路突变CRC患者的总体生存。同时可延长突变的非小细胞肺癌的总体生存,但对膀胱癌、乳腺癌、肾癌、食管胃癌、胶质瘤、头颈癌及黑色素瘤无明显影响,提示NOTCH信号通路对不同肿瘤免疫治疗的影响不同。综上所述,我们发现NOTCH信号通路突变的CRC肿瘤微环境的抗肿瘤免疫反应增强,免疫检查点分子表达上调,且可从免疫治疗中获益,可能成为预测CRC免疫治疗效果的潜在标志物,该发现可能为NOTCH信号通路突变的CRC患者提供更精准的治疗方案。第二部分结直肠癌原发灶与转移灶单细胞图谱差异探究肿瘤的转移常常为肿瘤发展的终末阶段,也是造成肿瘤患者死亡的主要原因,肝脏为CRC最常见的转移脏器。原发灶及转移灶的基因表达特征差异为影响治疗效果及预后的关键因素。既往的研究揭示了CRC原发灶及肝脏转移灶组织转录组测序的差异特征,但肿瘤微环境由多种组分构成,包括肿瘤细胞、成纤维细胞、内皮细胞、免疫细胞等,整块组织的测序难以反映每种组分的差异特点,本研究通过单细胞转录组测序的方法来探究CRC原发灶及肝脏转移灶肿瘤微环境细胞图谱的差异,取得的主要实验结果如下:（1）在肿瘤微环境中,根据细胞亚群的基因表达特征,我们鉴定出了多个非免疫细胞及免疫细胞亚群。非免疫细胞包括肿瘤细胞、成纤维细胞、内皮细胞,它们又分别由不同的异质性亚群组成,不同细胞亚群在原发灶及转移灶的占比不同。免疫细胞包括T/自然杀伤细胞、B/浆细胞、单核/巨噬细胞、树突状细胞及肥大细胞。（2）肿瘤细胞保持了正常上皮的多向分化特征,可通过产生趋化因子调控免疫系统。相比于肠道原发灶,转移灶的肿瘤细胞粘附性及干性增强。原发灶及转移灶的成纤维细胞通过产生不同的炎性因子参与调控免疫系统。（3）相比于癌旁对照,肿瘤微环境中巨噬细胞亚群TAMAPOE及TAMSPP1占比增高,TAMAPOE亚群抗原提呈能力更强,TAMSPP1亚群则有更高水平的趋化因子的表达。（4）NOTCH信号通路可调控CD8+T细胞的耗竭及滤泡辅助性CD4+T细胞的产生。综上所述,我们在单细胞水平探究了CRC原发灶及肝脏转移灶肿瘤微环境细胞图谱的差异,解析了CRC微环境中各细胞亚群的异质性,为CRC靶向治疗的研究提供了重要的理论依据。