近日，上海市復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院楊達(dá)偉老師課題組，在期刊Clinical and Translational Medicine上發(fā)表題為“Spatial transcriptomics reveals heterogeneity of histological subtypes between lepidic and acinar lung adenocarcinoma”的研究成果。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一種新方法，用于精確評(píng)估IA期LUAD患者的組織學(xué)亞型，并且準(zhǔn)確描述了LUAD貼壁樣和腺泡狀亞型之間微環(huán)境的差異，探討了內(nèi)皮細(xì)胞在早期LUAD進(jìn)展中的重要性。

文章詳情

文章題目：Spatial transcriptomics reveals heterogeneity of histological subtypes between lepidic and acinar lung adenocarcinoma

中文題目：通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示貼壁樣和腺泡狀肺腺癌之間組織學(xué)亞型異質(zhì)性

發(fā)表時(shí)間：2024.02.06

期刊名稱：Clinical and Translational Medicine

影響因子：10.6

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：10x Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序+10x Visium空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序+GeoMx DSP

DOI：10.1002/ctm2.1573

01 研究背景

肺腺癌（LUAD）具有多種組織學(xué)亞型，且患者腫瘤組織中可能同時(shí)存在多種不同的亞型，需要病理學(xué)家對(duì)每個(gè)病例中不同LUAD亞型的組成進(jìn)行評(píng)估。但是較高的LUAD內(nèi)部異質(zhì)性導(dǎo)致病理學(xué)家評(píng)估的可重復(fù)性有待提高。為此，本研究整合了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組、空間蛋白質(zhì)組的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了一種新方法，用于精確評(píng)估IA期LUAD患者的組織學(xué)亞型，并試圖更準(zhǔn)確地描述LUAD中貼壁樣組織學(xué)亞型和腺泡狀組織學(xué)亞型之間的微環(huán)境差異，探討內(nèi)皮細(xì)胞在早期LUAD進(jìn)展中的重要性。

02 技術(shù)路線

為了方便各位老師快速掌握研究思路，小編繪制了文章的研究框架圖，供各位觀賞。

03 研究結(jié)果

1. 利用DSP和10x Visium技術(shù)篩選貼壁樣和腺泡狀亞型的特征基因

首先利用DSP技術(shù)對(duì)正常、貼壁樣和腺泡狀區(qū)域的上皮細(xì)胞區(qū)域（PanCK+）進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析和聚類，發(fā)現(xiàn)這三種區(qū)域有較高的相似性。在DSP和10x Visium的轉(zhuǎn)錄組結(jié)果中進(jìn)行差異分析，獲得與正常組織相比，貼壁樣和腺泡狀亞型的特異性上調(diào)表達(dá)基因。通過將不同技術(shù)獲得的特異性上調(diào)表達(dá)基因結(jié)果取交集，分別獲得了貼壁樣和腺泡狀亞型的特征基因集。富集分析表明，貼壁樣上皮細(xì)胞在免疫反應(yīng)激活過程中顯著富集，而腺泡狀上皮細(xì)胞在促進(jìn)上皮細(xì)胞遷移方面明顯富集。

Fig.1 獲取貼壁樣和腺泡狀亞型的特征基因

2. 在單細(xì)胞水平驗(yàn)證特征基因并預(yù)測(cè)預(yù)后

對(duì)11例LUAD患者的腫瘤和正常組織進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并注釋為10種細(xì)胞類型。根據(jù)CNV對(duì)其中25674個(gè)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行亞型注釋，得到貼壁樣、腺泡狀和其他共三種類型（利用空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中獲得的特征基因集進(jìn)行注釋），并計(jì)算每個(gè)患者中這三種類型的細(xì)胞比例，發(fā)現(xiàn)利用特征基因?qū)Σ±韥喰偷念A(yù)測(cè)與病理診斷結(jié)果有一定程度的吻合。

從公共數(shù)據(jù)庫中選擇IA期患者數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素COX分析，發(fā)現(xiàn)貼壁樣高-腺泡狀低患者預(yù)后比貼壁樣低-腺泡狀高患者更好。這與腺泡狀亞型比貼壁樣亞型更具侵襲性相同。

Fig.2 貼壁樣和腺泡狀特征基因集預(yù)測(cè)組織學(xué)亞型和預(yù)后

3. 貼壁樣和腺泡狀內(nèi)皮、免疫細(xì)胞異質(zhì)性

作為腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)起著貢獻(xiàn)作用。利用DSP技術(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞（CD31+）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)貼壁樣內(nèi)皮細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管生成和促進(jìn)免疫細(xì)胞激活和遷移方面發(fā)揮重要作用，而腺泡狀內(nèi)皮細(xì)胞在促進(jìn)凋亡方面發(fā)揮重要作用。貼壁樣內(nèi)皮細(xì)胞的GSEA顯示MAPK途徑顯著富集，這可能與血管生成、內(nèi)皮增殖有關(guān)。與此同時(shí)，10x Visium技術(shù)分析顯示，一個(gè)spot中可能存在多種細(xì)胞類型。對(duì)免疫細(xì)胞（CD45+）進(jìn)行富集分析，發(fā)現(xiàn)貼壁樣亞型更多地與促進(jìn)免疫應(yīng)答相關(guān)，腺泡狀亞型促進(jìn)上皮細(xì)胞分化的同時(shí)激活代謝過程，這可能與促進(jìn)腫瘤進(jìn)展相關(guān)。4. 腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)早期 LUAD 進(jìn)展

在免疫細(xì)胞中分析免疫生物標(biāo)志物的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)CD8在正常組織區(qū)域中表達(dá)水平最低，在貼壁樣表達(dá)水平最高。隨著侵襲性增加，CD8表達(dá)逐漸降低。而腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中PD-L1表達(dá)則與免疫細(xì)胞中的CD8相反，兩者的表達(dá)水平存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組結(jié)果中獲得類似的結(jié)果。在LUAD的早期階段，腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞可能有助于促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。使用10x Visium技術(shù)發(fā)現(xiàn)，貼壁樣亞型區(qū)域中CD8+ T細(xì)胞的百分比明顯高于腺泡樣亞型。使用多色免疫熒光染色技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)貼壁樣亞型區(qū)域中內(nèi)皮細(xì)胞的PD-L1表達(dá)水平較低，CD8+ T細(xì)胞大量浸潤(rùn)。而腺泡狀亞型區(qū)域中內(nèi)皮細(xì)胞則與之相反，這與DSP蛋白轉(zhuǎn)錄組結(jié)果一致。

Fig.3 內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)早期LUAD進(jìn)展

Fig.4 貼壁樣和腺泡狀亞型中上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的相互作用

04 主要結(jié)論

本研究利用DSP、10x Visium和10x 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)對(duì)IA期LUAD患者的腫瘤和正常組織進(jìn)行檢測(cè)，獲得了貼壁樣和腺泡狀亞型的特征基因集。利用特征基因集在11例患者的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組結(jié)果中預(yù)測(cè)LUAD亞型百分比結(jié)果與通過目視檢查評(píng)估的臨床病理結(jié)果有一定程度的一致性。免疫細(xì)胞中CD8表達(dá)趨勢(shì)與內(nèi)皮細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)趨勢(shì)呈負(fù)相關(guān)。腺泡狀亞型區(qū)域中CD8+  T細(xì)胞比例低于貼壁樣亞型。綜上述所，在單細(xì)胞水平評(píng)估患者的LUAD亞型是可行的，IA期表達(dá)PD-L1的腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)抑制免疫反應(yīng)性CD8+  T細(xì)胞。

參考文獻(xiàn)：

Xie, Linshan et al. “Spatial transcriptomics reveals heterogeneity of histological subtypes between lepidic and acinar lung adenocarcinoma.” Clinical and translational medicine vol. 14,2 (2024): e1573.