高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)揭示胰腺癌轉(zhuǎn)移過程中的譜系塑性

在癌癥治療領(lǐng)域，胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）因其高度侵襲性與轉(zhuǎn)移性，長期被視為“最難攻克的堡壘”之一。腫瘤組織內(nèi)部及不同轉(zhuǎn)移部位之間存在的空間異質(zhì)性，是導(dǎo)致治療抵抗和預(yù)后不良的重要原因。然而，傳統(tǒng)研究手段難以系統(tǒng)性、精細(xì)化地描繪這一異質(zhì)性。

近日，發(fā)表在《Nature》的重磅研究《Spatial mapping of transcriptomic plasticity in metastatic pancreatic cancer》，通過應(yīng)用高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，系統(tǒng)繪制了轉(zhuǎn)移性胰腺癌的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜。該研究為理解腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的細(xì)胞譜系演變、克隆動(dòng)態(tài)變化及微環(huán)境重塑提供了洞察。

文章研究亮點(diǎn) 

1.技術(shù)平臺(tái)與樣本

本研究基于13位轉(zhuǎn)移性胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）患者，共收集49份原發(fā)灶及多器官轉(zhuǎn)移灶（肝、肺、腹膜）的冷凍組織樣本，為確保RNA質(zhì)量與空間結(jié)構(gòu)保存，全部樣本經(jīng)快速自體解剖獲得。

 
研究采用10x Genomics Visium平臺(tái)進(jìn)行高通量空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，實(shí)現(xiàn)了在組織結(jié)構(gòu)背景下對(duì)超過13萬空間點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄組水平數(shù)據(jù)采集與分析。同時(shí)，輔以CosMx Spatial Molecular Imaging (SMI)平臺(tái)，搭配1,000-plex RNA panel，開展單細(xì)胞分辨率的空間多重RNA成像，針對(duì)關(guān)鍵細(xì)胞類型與信號(hào)通路（如TGFB1、CXCL12–CXCR4）進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證與空間互作細(xì)節(jié)解析。

通過Visium平臺(tái)的廣覆蓋能力與CosMx技術(shù)的超高分辨率互補(bǔ)結(jié)合，本研究得以系統(tǒng)揭示轉(zhuǎn)移性PDAC內(nèi)部的譜系演化、克隆異質(zhì)性及腫瘤微環(huán)境重塑特征，為后續(xù)空間生物學(xué)分析提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.多樣化克隆演化模式

通過推斷空間拷貝數(shù)變異（CNV）構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹，揭示了患者間高度異質(zhì)的轉(zhuǎn)移模式，包括原發(fā)灶內(nèi)部多克隆分化、器官特異性克隆適應(yīng)等現(xiàn)象，為進(jìn)一步理解治療耐藥提供了新視角。

系統(tǒng)進(jìn)化克隆樹揭示PDAC中多樣化的進(jìn)化模式

 
3.揭示轉(zhuǎn)移過程中的譜系塑性

研究發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞在從原發(fā)灶向肝臟、肺部和腹膜轉(zhuǎn)移過程中，發(fā)生了顯著的譜系狀態(tài)切換。例如，肝轉(zhuǎn)移灶中以侵襲性較強(qiáng)的basal-like譜系為主，而肺轉(zhuǎn)移灶則富集較為分化的classical譜系細(xì)胞。

腫瘤譜系狀態(tài)在原發(fā)及轉(zhuǎn)移灶中的空間重塑

 
4.空間結(jié)構(gòu)與免疫微環(huán)境重塑

研究發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)移性胰腺癌組織中，basal-like腫瘤細(xì)胞群周圍高度富集表達(dá)TGFB1的肌成纖維樣癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（myCAFs），與腫瘤細(xì)胞形成致密包裹，并伴隨明顯的漿細(xì)胞排斥現(xiàn)象。進(jìn)一步應(yīng)用CosMx SMI平臺(tái)進(jìn)行單細(xì)胞分辨率空間驗(yàn)證，確認(rèn)了myCAFs與腫瘤細(xì)胞的鄰近分布，以及CXCL12在myCAFs中、CXCR4在漿細(xì)胞中的表達(dá)模式。空間鄰域分析顯示，漿細(xì)胞在腫瘤細(xì)胞鄰近區(qū)域顯著減少，支持空間排斥現(xiàn)象，提示CXCL12–CXCR4軸可能在局部免疫抑制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

PDAC腫瘤點(diǎn)在基礎(chǔ)譜系中的共同定位和myCAF的標(biāo)志性評(píng)分

CosMx SMI揭示myCAFs與漿細(xì)胞的空間排斥分布