文章概述

文章標(biāo)題：《Spatially Resolved Tumor Ecosystems and Cell States in Gastric Adenocarcinoma Progression and Evolution》

發(fā)表日期和雜志：2025年發(fā)表在Cancer Discovery上

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前情提要：

• 胃腺癌的空間轉(zhuǎn)錄組與單細(xì)胞RNA測序研究：揭示腫瘤異質(zhì)性與進(jìn)化軌跡

在上一期推文單細(xì)胞測序揭示胃癌的兩種進(jìn)化軌跡中，一起學(xué)習(xí)了一下胃癌的兩種進(jìn)化軌跡——分支進(jìn)化和內(nèi)部流散進(jìn)化，那這期就一起來看看分支進(jìn)化和內(nèi)部流散進(jìn)化相關(guān)的臨床和分子特征

內(nèi)部流散進(jìn)化對胃癌預(yù)后的臨床影響

通過scRNA-seq分析的每個(gè)胃癌樣本分配到TCGA定義的分子亞型（CIN、GS、MSI和EBV）

• 進(jìn)化模式與分子亞型的相關(guān)性：

• 內(nèi)部流散進(jìn)化：內(nèi)部流散進(jìn)化樣本（N = 8）主要與CIN亞型相關(guān)，表明內(nèi)部流散進(jìn)化模式的胃癌樣本中，CIN亞型占主導(dǎo)地位。

• 分支進(jìn)化：分支進(jìn)化樣本（N = 21）在不同亞型中分布較為均勻，表明分支進(jìn)化模式的胃癌樣本在不同分子亞型中沒有明顯的偏好。

• cGAS-STING通路活性：CIN腫瘤細(xì)胞的cGAS-STING通路得分高于GS腫瘤細(xì)胞,從而進(jìn)一步支持了內(nèi)部流散進(jìn)化模式與CIN亞型的關(guān)聯(lián)。

• Lauren組織學(xué)亞型：在內(nèi)部流散進(jìn)化和分支進(jìn)化胃癌之間，Lauren組織學(xué)亞型（腸型和彌漫型）沒有顯著差異，表明進(jìn)化模式與組織學(xué)亞型之間沒有明顯的相關(guān)性。

TCGA胃癌數(shù)據(jù)的應(yīng)用

將分支進(jìn)化和內(nèi)部流散進(jìn)化的特征應(yīng)用于TCGA胃癌數(shù)據(jù)（n = 332；TCGA-STAD）。

• 生存分析結(jié)果顯示，具有內(nèi)部流散進(jìn)化的胃癌患者的生存結(jié)果顯著更差

獨(dú)立隊(duì)列驗(yàn)證

為了驗(yàn)證這一結(jié)果分析了來自亞洲癌癥研究組（ACRG）的GSE62254（n = 273）和GASCAD（n = 83）的另外兩個(gè)獨(dú)立胃癌隊(duì)列。在這些隊(duì)列中，具有內(nèi)部流散進(jìn)化的胃癌患者的預(yù)后也顯著更差

• 多變量Cox回歸分析進(jìn)一步支持這一結(jié)果，內(nèi)部流散進(jìn)化與不良生存結(jié)果顯著相關(guān)（HR = 1.88；95% CI, 1.31–2.69；P = 6.44 × 10^-4）。

• EBV胃癌隊(duì)列：對于EBV胃癌，分析兩個(gè)EBV胃癌隊(duì)列并未發(fā)現(xiàn)兩種進(jìn)化亞型之間的生存關(guān)聯(lián)

• CIN（染色體不穩(wěn)定性）與預(yù)后：盡管內(nèi)部流散進(jìn)化在TCGA和GASCAD隊(duì)列中均與更差的預(yù)后顯著相關(guān)，但CIN（染色體不穩(wěn)定性）并非如此，表明內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌的不良臨床結(jié)果不能完全歸因于基于DNA的CIN。

分子機(jī)制探索

先前的研究強(qiáng)調(diào)了DNA基礎(chǔ)的ITH水平升高是胃癌治療抵抗的另一個(gè)主要因素，所以文中分析29個(gè)scRNA-seq胃癌樣本，從而確認(rèn)內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌表現(xiàn)出顯著更高的ITH水平

在多變量Cox回歸分析中，比較兩種腫瘤進(jìn)化模式和基于DNA的ITH水平（通過突變等位基因腫瘤異質(zhì)性（MATH）衡量）作為協(xié)變量（TCGA胃腺癌隊(duì)列），內(nèi)部流散進(jìn)化仍與不良預(yù)后顯著相關(guān)（P = 4.53 × 10^-2），而ITH MATH水平則不是（P = 0.84）。因此，與CIN類似，內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌的侵襲性臨床行為不能僅歸因于基于DNA的ITH水平。

差異基因表達(dá)分析

進(jìn)一步進(jìn)行了差異基因表達(dá)分析，比較分支進(jìn)化與內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌的腫瘤細(xì)胞群體。結(jié)果顯示，內(nèi)部流散進(jìn)化腫瘤細(xì)胞顯著上調(diào)了與EMT和缺氧通路相關(guān)的基因

在內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌細(xì)胞中表達(dá)的基因包括膠原蛋白相關(guān)基因（COL1A1、COL1A2和COL3A1）、絲氨酸蛋白酶抑制劑（SERPINE1和SERPINE2）以及生長因子結(jié)合蛋白（IGFBP6和IGFBP7）。

但是由于這種表達(dá)分析利用了單細(xì)胞腫瘤上皮細(xì)胞的特征，因此排除了這些特征可能由非腫瘤基質(zhì)群體貢獻(xiàn)的可能性。

與分支進(jìn)化胃癌相比，內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌在樣本中一致地表現(xiàn)出兩個(gè)主要的獲得區(qū)域（CHR1q 21-23和CHR12q 13），涉及已知在癌細(xì)胞遷移中起作用的基因，如RAB13。

內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌具有獨(dú)特的基質(zhì)微環(huán)境

不同進(jìn)化模式的TME差異

• 細(xì)胞類型比例差異：內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌與更高的內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞比例相關(guān)；而 分支進(jìn)化胃癌與更高的漿細(xì)胞比例相關(guān)

• scRNA-seq密度圖與聚合分析結(jié)果一致，并通過GeoMx DSP數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證

為了在bulk RNA-seq隊(duì)列中正交驗(yàn)證這些結(jié)果，對TCGA胃癌數(shù)據(jù)集進(jìn)行了CIBERSORTx細(xì)胞類型解卷積，發(fā)現(xiàn)在分支進(jìn)化和內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌之間存在一致的TME差異

內(nèi)皮細(xì)胞亞型分析

為了更精確地定義與這些腫瘤微環(huán)境（TME）差異相關(guān)的細(xì)胞狀態(tài)，對內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)行了詳細(xì)的亞聚類和注釋。

• 亞型劃分：使用Seurat聚類方法，將內(nèi)皮細(xì)胞分為三個(gè)亞型（Endo1-Endo3）

• Endo2亞型特征：其中，Endo2亞型細(xì)胞以高表達(dá)VWF和ACKR1為特征，在內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌中比例顯著增加。Endo2細(xì)胞之前已被證實(shí)與加速腫瘤血管生成相關(guān),這可能有助于解釋內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌的侵襲性。

• GeoMx DSP數(shù)據(jù)驗(yàn)證：通過GeoMx DSP數(shù)據(jù)驗(yàn)證了這一結(jié)果，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌的腫瘤ROI表現(xiàn)出更高的Endo2特征。此外，在內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌的基質(zhì)ROI中也觀察到Endo2細(xì)胞的富集

巨噬細(xì)胞亞型分析

• 亞型劃分：通過聚類分析，將腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）分為六個(gè)亞型（TAM1-TAM6），每個(gè)亞型由不同的基因表達(dá)標(biāo)記物定義。

• TAM1亞型特征：內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌中TAM1亞型巨噬細(xì)胞的比例更高，其特征是表達(dá)SPP1和FN1。

TAM1巨噬細(xì)胞已知通過與癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）相互作用以及與CD8+耗竭T細(xì)胞的交叉對話來促進(jìn)腫瘤免疫屏障的形成,TAM1巨噬細(xì)胞還與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)。

• GeoMx DSP數(shù)據(jù)驗(yàn)證：與Endo2細(xì)胞類似，研究者也在腫瘤ROI和淋巴樣聚集（LA）ROI中觀察到TAM1細(xì)胞的富集。

通過利用配對的scRNA-seq數(shù)據(jù)對GeoMx DSP樣本進(jìn)行細(xì)胞比例解卷積，進(jìn)一步支持了這些結(jié)果，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌中TAM1細(xì)胞的比例更高（P = 0.04）。

• 獨(dú)特的基質(zhì)組成：內(nèi)部流散進(jìn)化胃癌表現(xiàn)出獨(dú)特的基質(zhì)組成，以促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的細(xì)胞類型為特征，如VWF+ ACKR1+內(nèi)皮細(xì)胞和SPP1+ FN1+ TAM細(xì)胞。