研究背景非小细胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer,NSCLC）作为一种高发病率及致死性的疾病,其发病率,死亡率及免疫治疗疗效均存在性别相关的差异,但差异趋势目前仍存在争议,产生差异的具体机制也尚未明确。而巨噬细胞作为发挥抗肿瘤效应的关键细胞,具有高度可塑性及异质性,这使其在肿瘤进展过程中的角色变得复杂多变。在单细胞层面解析NSCLC肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）中肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages,TAMs）的亚群组成及功能差异,并进一步分析由性别因素介导的巨噬细胞的异质性,将有助于我们从TAMs的角度理解NSCLC的发生和进展,并能为解释不同性别患者表现出的临床差异提供理论支持。研究方法和结果基于单细胞转录组数据,我们执行了单细胞转录组分析的标准步骤,同时联合ssGSEA差异分析,Monocle拟时序分析及SCENIC分析以阐明NSCLC肿瘤微环境中TAMs的亚群组成及功能特点,并进一步比较不同性别来源巨噬细胞的亚群组成及功能差异。我们发现NSCLC的肿瘤微环境中存在2种具有不同功能和代谢特点的免疫抑制表型的巨噬细胞,分别是以氧化磷酸化代谢为主,通过抑制炎性因子产生而发挥免疫抑制作用的CCL18+巨噬细胞;以及以糖酵解为主,通过促进血管生成及基质重塑而促进肿瘤转移的SPP1+巨噬细胞。就TAMs的性别差异而言:补体基因C1QC在女性来源巨噬细胞高表达,而基质重塑相关基因FN1和SPP1均在男性来源巨噬细胞表达更高。其中,SPP1基因展示出作为辅助免疫治疗和提高免疫治疗疗效的理想靶点的潜力。通过对早期TCGA-NSCLC队列预后数据的分析,我们发现上述3个基因在NSCLC免疫细胞的高表达均与不良预后相关,且为独立的预后因素。进一步,结合在转录因子和转录组层面的多数据集验证结果,以及对本地样本质谱流式蛋白数据的分析,我们实现了多维度证明女性来源巨噬细胞通过上调干扰素产生和抗原呈递相关通路,从而具有更强的免疫原性;而男性来源巨噬细胞则更倾向于通过上调PPARs相关通路和促进TME基质重塑,实现免疫抑制并促进肿瘤转移。结论TAMs表型复杂多变,本研究通过单细胞测序数据发现两种普遍存在的,具有不同功能及代谢特点的免疫抑制表型TAMs,这将为未来靶向TAMs进行更精准的肿瘤治疗提供理论基础。此外,C1QC,SPP1和FN1在不同性别来源TAMs中稳定地差异表达,其中,SPP1展现出作为NSCLC免疫辅助治疗靶点的潜力。女性来源巨噬细胞具有更强的免疫原性,而男性来源巨噬细胞则更趋向于表达免疫抑制表型的发现提示我们,性别二态性在未来针对NSCLC的实验研究和免疫治疗方案中都应被充分考虑。