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)移過程中的細胞譜系演變、克隆動態(tài)變化及微環(huán)境重塑提供了洞察。
文章研究亮點
1.技術(shù)平臺與樣本
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平臺進行高通量空間轉(zhuǎn)錄組測序，實現(xiàn)了在組織結(jié)構(gòu)背景下對超過13萬空間點的轉(zhuǎn)錄組水平數(shù)據(jù)采集與分析。同時，輔以CosMx Spatial Molecular Imaging (SMI)平臺，搭配1,000-plex RNA panel，開展單細胞分辨率的空間多重RNA成像，針對關(guān)鍵細胞類型與信號通路（如TGFB1、CXCL12–CXCR4）進行獨立驗證與空間互作細節(jié)解析。
通過Visium平臺的廣覆蓋能力與CosMx技術(shù)的超高分辨率互補結(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)分析提供堅實的數(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，為進一步理解治療耐藥提供了新視角。
系統(tǒng)進化克隆樹揭示PDAC中多樣化的進化模式
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腫瘤細胞群周圍高度富集表達TGFB1的肌成纖維樣癌相關(guān)成纖維細胞（myCAFs），與腫瘤細胞形成致密包裹，并伴隨明顯的漿細胞排斥現(xiàn)象。進一步應(yīng)用CosMx SMI平臺進行單細胞分辨率空間驗證，確認了myCAFs與腫瘤細胞的鄰近分布，以及CXCL12在myCAFs中、CXCR4在漿細胞中的表達模式�？臻g鄰域分析顯示，漿細胞在腫瘤細胞鄰近區(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腫瘤點在基礎(chǔ)譜系中的共同定位和myCAF的標(biāo)志性評分
CosMx SMI揭示myCAFs與漿細胞的空間排斥分布空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的關(guān)鍵價值
本研究充分展現(xiàn)了空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)在癌癥研究中的核心優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下四個方面：
1、空間定位與高通量表達檢測同步實現(xiàn)
保留組織原位結(jié)構(gòu)，避免傳統(tǒng)單細胞測序因解離導(dǎo)致的空間信息丟失。實現(xiàn)數(shù)萬空間點位的轉(zhuǎn)錄組層面數(shù)據(jù)采集，兼顧高分辨率與廣覆蓋。
2、細胞間互作與微環(huán)境重塑的深入解析
精準(zhǔn)揭示腫瘤細胞、成纖維細胞、免疫細胞等不同類型細胞的空間鄰近關(guān)系。解析關(guān)鍵信號軸（如TGFB1、CXCL12–CXCR4）在腫瘤免疫逃逸與微環(huán)境塑形中的作用。
3、腫瘤譜系演化與克隆異質(zhì)性重建
結(jié)合空間拷貝數(shù)變異推斷，繪制腫瘤從原發(fā)灶至多器官轉(zhuǎn)移灶的克隆進化軌跡。揭示個體間、不同轉(zhuǎn)移器官間乃至同器官不同病灶之間的克隆演化多樣性D。
4、推動精準(zhǔn)干預(yù)策略與新靶點發(fā)現(xiàn)
在空間信息指導(dǎo)下，可識別具有治療意義的特定細胞群體及其微環(huán)境依賴特征。為腫瘤免疫治療、抗纖維化干預(yù)及聯(lián)合療法開發(fā)提供新的空間生物學(xué)依據(jù)。
隨著測序平臺不斷升級與空間解析算法的持續(xù)優(yōu)化，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)正逐步在腫瘤學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出突破性應(yīng)用潛力，成為解碼復(fù)雜組織微環(huán)境不可或缺的研究工具。
