期刊：CANCER RES

影響因子：11.2

技術(shù)服務(wù)：10x Genomics?Spatial transcriptomics

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導(dǎo)語

晚期高級(jí)別漿液性卵巢癌（HGSC）是一種侵襲性疾病，占所有卵巢癌死亡人數(shù)的 70%。然而，被診斷為晚期 HGSC 的患者僅有 15% 的存活時(shí)間超過 10 年。在存活時(shí)間超過 10 年的卵巢癌患者的腫瘤中分析空間分辨的基因表達(dá)模式，可以識(shí)別新的預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)，從而更好地管理患者。

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技術(shù)方法

10x Genomics?Spatial transcriptomics

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研究路線圖

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研究結(jié)果

1.?HGSC 腫瘤的空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序譜

對(duì) 4 個(gè)治療后的晚期 HGSC 樣本（2 個(gè) LTS（long-term survivors）和 2 個(gè) STS（short-term survivors）進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析（10x）。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)行聚類分群。分析了公開的 scRNA-seq 數(shù)據(jù)，用于定義主要細(xì)胞類型。scRNAseq 和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過多模態(tài)交叉分析（MIA) 進(jìn)行聯(lián)合分析，計(jì)算細(xì)胞類型特異性和區(qū)域特異性基因集之間的重疊部分。進(jìn)行超幾何檢驗(yàn)用于評(píng)估顯著富集，閾值為 P <10-10。從 MIA 圖中，觀察到一些腫瘤簇中免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)（例如，B 細(xì)胞在 LTS#1_c5 和 LTS#1_c2 簇中富集）。分析了第二個(gè)公開的 scRNA-seq 數(shù)據(jù)集，用于定義免疫細(xì)胞類型，然后進(jìn)行了如上所述的 MIA 分析。與 LTS 樣本相比，STS 樣本具有豐富的腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞。GO 分析顯示了腫瘤簇和間質(zhì)簇之間的差異

2. 腫瘤和間質(zhì)細(xì)胞簇的鑒定和定位

通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)的富集分析來驗(yàn)證腫瘤 / 間質(zhì)分類的準(zhǔn)確性，對(duì)每個(gè)樣本繪制了主要腫瘤和間質(zhì)標(biāo)記物的歸一化表達(dá)，并將其覆蓋在蘇木精和伊紅圖像上。證實(shí)了腫瘤標(biāo)志物 WFDC2、MUC16 和 CLDN4 的表達(dá)定位于腫瘤區(qū)域，而 COL1A1、VIM 和 FN1 的表達(dá)被限制在間質(zhì)區(qū)域。對(duì)空間轉(zhuǎn)錄組 spot 進(jìn)行聚類后，發(fā)現(xiàn) 4 個(gè)腫瘤樣本之間存在高度的異質(zhì)性，并對(duì)腫瘤和間質(zhì)聚類進(jìn)行了注釋。STS#1_c2 和 STS#2_c1 腫瘤簇 CDK1 的表達(dá)增加，這是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中細(xì)胞周期進(jìn)展最重要的調(diào)控因子之一。腫瘤簇 STS#1_c2 和 STS#2_c0 高表達(dá) LGR5，通過激活 Wnt/b-catenin 信號(hào)，促進(jìn)癌細(xì)胞遷移、腫瘤形成和上皮 - 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。相比之下，在 LTS#1 和 LTS#2 患者的任何腫瘤簇中均未檢測(cè)到 CDK1 和 LGR5。此外，所有四個(gè)樣本中的大多數(shù)腫瘤簇都表達(dá)了 WFDC2，與正常卵巢組織相比，該基因在卵巢癌中通常過表達(dá)。

3. 基質(zhì)細(xì)胞的異質(zhì)性

對(duì)腫瘤細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞的定位，分析表明 HGSCs 間質(zhì)內(nèi)和間質(zhì)間存在異質(zhì)性。來自 STS#1 和 STS#2 患者的腫瘤與來自 LTS#1 和 LTS#2 患者的腫瘤不同。生存分析顯示，患者 LTS#1 和 LTS#2 是 OS 持續(xù)時(shí)間超過 120 個(gè)月的 LTSs，而患者 STS#1 和 STS#2 是 OS 持續(xù)時(shí)間小于 24 個(gè)月的 STSs。

為了進(jìn)一步分析基質(zhì)異質(zhì)性以及傳統(tǒng) CAF 標(biāo)記物與基質(zhì)簇之間的關(guān)系，在確定的基質(zhì)簇中評(píng)估了傳統(tǒng) CAF 標(biāo)記物的表達(dá)，包括 aSMA（ACTA2）、S100A4、VIM、FAP、PDGFRa（PDGFRA）和 PDGFRb（PDGFRB）。在兩個(gè) LTS 樣本中，6 個(gè)基質(zhì)簇中只有 2 個(gè)（LTS#1 和 LTS#2）表達(dá)了傳統(tǒng)的 CAF 標(biāo)記物，而 STS 樣本中的所有基質(zhì)簇（STS#1 和 STS#2）都表達(dá)了 CAF 的基因。說明間質(zhì)簇在腫瘤組織中富含 CAFs，而在 LTS 腫瘤中，只有一小部分的間質(zhì)簇富含 CAFs。在兩個(gè) STS 樣本中，CAF 簇表達(dá)了一組不同的 CAF 標(biāo)記，并且大多數(shù)表達(dá)了 8 個(gè) CAF 標(biāo)記中的大多數(shù)。相比之下，在兩個(gè) LTS 樣本中，所有有 CAF 標(biāo)記表達(dá)的基質(zhì)簇都表達(dá)了 8 個(gè) CAF 標(biāo)記中的少數(shù)。這些發(fā)現(xiàn)表明，HGSC 的腫瘤內(nèi)和腫瘤間 CAF 存在異質(zhì)性，而具有表達(dá)多個(gè) CAF 標(biāo)記物的豐富 CAF 簇的腫瘤可能與短期生存相關(guān)。接下來，繪制了每個(gè) CAF 標(biāo)記物的平均表達(dá)量作為到腫瘤距離的函數(shù)，分析了不同 CAF 簇的空間分布和用于注釋相對(duì)于腫瘤簇的關(guān)鍵分子。腫瘤簇附近的 CAF 簇（如 STS#1_c0、STS#1_c4 和 LTS#1_c7）表達(dá)了高水平的 POSTN。位于遠(yuǎn)離腫瘤簇的 CAF 簇（如 STS#1_c1 和 LTS#2_c4）表達(dá)了高水平的 CD36。這些發(fā)現(xiàn)表明，卵巢 TME 中空間解析的 CAF 亞群可能在賦予腫瘤細(xì)胞的惡性表型中發(fā)揮不同的作用。

4. 細(xì)胞通訊分析，信號(hào)網(wǎng)絡(luò)相互分析

為了表征 CAFs 和腫瘤細(xì)胞之間的區(qū)域特異性配體 - 受體相互作用，對(duì)于每個(gè)樣本中的每個(gè)腫瘤和 CAF 簇，并進(jìn)行配體 - 受體分析。在 STS 和 LTS 樣本的間質(zhì) - 腫瘤界面上，共分別鑒定出 84 對(duì)和 50 對(duì)不同的配體 - 受體對(duì)。在 STS#1_c0- STS#1_c2 和 STS#2_c4- STS#2_c5 發(fā)現(xiàn)了 APOE（配體）和 LRP5（受體），在 STS#1_c0- STS#1_c6 發(fā)現(xiàn)了 THBS2（配體）和 CD47（受體）。分析了相鄰間質(zhì)與腫瘤亞區(qū)域之間的區(qū)域特異性配體 - 受體相互作用網(wǎng)絡(luò)。在樣本 STS#1 中，每個(gè)間質(zhì)和腫瘤簇之間識(shí)別了 60 對(duì)不同的配體 - 受體對(duì)。每個(gè)間質(zhì)配體（APOE、THBS2、FN1）都可能與多個(gè)腫瘤受體結(jié)合。腫瘤受體（ITGB1 和 ITGB8）也從多個(gè)基質(zhì)配體接收信號(hào)。為了尋找與癌癥患者預(yù)后和轉(zhuǎn)移過程相關(guān)的配體 - 受體對(duì)，確定了 9 對(duì)與 STS 樣本相關(guān)的配體 - 受體對(duì)（APOE-LRP5、THBS2-CD47、PLAU-PLAUR、WNT10AFZD5/FZD7、TGFB1-ENG/ACVRL1、IGF1-IGF1R、SEMA3C-NRP2）和 1 對(duì)與 LTS 樣本相關(guān)的配體 - 受體對(duì) (A2M-LRP1）。

總之，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，卵巢 TME 中存在高水平的腫瘤間和腫瘤內(nèi) CAF 異質(zhì)性，以及新的空間分辨的 CAF- 腫瘤串?dāng)_信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，這與晚期 HGSC 患者的長(zhǎng)期生存相關(guān)。進(jìn)一步闡明這些空間分辨的生物標(biāo)志物與長(zhǎng)期生存率之間的關(guān)系，有助于我們理解卵巢癌的發(fā)病機(jī)制，從而提高晚期 HGSC 患者的生存率。

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參考文獻(xiàn)：

Ferri-Borgogno Sammy,Zhu Ying,Sheng Jianting et al. Spatial Transcriptomics Depict Ligand-Receptor Cross-talk Heterogeneity at the Tumor-Stroma Interface in Long-Term Ovarian Cancer Survivors.[J] .Cancer Res, 2023, 83: 1503-1516.

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