期刊：CANCER RES

影響因子：11.2

技術服務：10x Genomics?Spatial transcriptomics

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導語

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

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技術方法

10x Genomics?Spatial transcriptomics

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研究路線圖

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研究結果

1.?HGSC 腫瘤的空間轉錄組測序譜

對 4 個治療后的晚期 HGSC 樣本（2 個 LTS（long-term survivors）和 2 個 STS（short-term survivors）進行了空間轉錄組學分析（10x）。空間轉錄組學進行聚類分群。分析了公開的 scRNA-seq 數據，用于定義主要細胞類型。scRNAseq 和空間轉錄組學通過多模態交叉分析（MIA) 進行聯合分析，計算細胞類型特異性和區域特異性基因集之間的重疊部分。進行超幾何檢驗用于評估顯著富集，閾值為 P <10-10。從 MIA 圖中，觀察到一些腫瘤簇中免疫細胞的浸潤（例如，B 細胞在 LTS#1_c5 和 LTS#1_c2 簇中富集）。分析了第二個公開的 scRNA-seq 數據集，用于定義免疫細胞類型，然后進行了如上所述的 MIA 分析。與 LTS 樣本相比，STS 樣本具有豐富的腫瘤浸潤性免疫細胞。GO 分析顯示了腫瘤簇和間質簇之間的差異

2. 腫瘤和間質細胞簇的鑒定和定位

通過空間轉錄組學數據的富集分析來驗證腫瘤 / 間質分類的準確性，對每個樣本繪制了主要腫瘤和間質標記物的歸一化表達，并將其覆蓋在蘇木精和伊紅圖像上。證實了腫瘤標志物 WFDC2、MUC16 和 CLDN4 的表達定位于腫瘤區域，而 COL1A1、VIM 和 FN1 的表達被限制在間質區域。對空間轉錄組 spot 進行聚類后，發現 4 個腫瘤樣本之間存在高度的異質性，并對腫瘤和間質聚類進行了注釋。STS#1_c2 和 STS#2_c1 腫瘤簇 CDK1 的表達增加，這是哺乳動物細胞中細胞周期進展最重要的調控因子之一。腫瘤簇 STS#1_c2 和 STS#2_c0 高表達 LGR5，通過激活 Wnt/b-catenin 信號，促進癌細胞遷移、腫瘤形成和上皮 - 間充質轉化。相比之下，在 LTS#1 和 LTS#2 患者的任何腫瘤簇中均未檢測到 CDK1 和 LGR5。此外，所有四個樣本中的大多數腫瘤簇都表達了 WFDC2，與正常卵巢組織相比，該基因在卵巢癌中通常過表達。

3. 基質細胞的異質性

對腫瘤細胞和間質細胞的定位，分析表明 HGSCs 間質內和間質間存在異質性。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 持續時間超過 120 個月的 LTSs，而患者 STS#1 和 STS#2 是 OS 持續時間小于 24 個月的 STSs。

為了進一步分析基質異質性以及傳統 CAF 標記物與基質簇之間的關系，在確定的基質簇中評估了傳統 CAF 標記物的表達，包括 aSMA（ACTA2）、S100A4、VIM、FAP、PDGFRa（PDGFRA）和 PDGFRb（PDGFRB）。在兩個 LTS 樣本中，6 個基質簇中只有 2 個（LTS#1 和 LTS#2）表達了傳統的 CAF 標記物，而 STS 樣本中的所有基質簇（STS#1 和 STS#2）都表達了 CAF 的基因。說明間質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簇富含 CAFs。在兩個 STS 樣本中，CAF 簇表達了一組不同的 CAF 標記，并且大多數表達了 8 個 CAF 標記中的大多數。相比之下，在兩個 LTS 樣本中，所有有 CAF 標記表達的基質簇都表達了 8 個 CAF 標記中的少數。這些發現表明，HGSC 的腫瘤內和腫瘤間 CAF 存在異質性，而具有表達多個 CAF 標記物的豐富 CAF 簇的腫瘤可能與短期生存相關。接下來，繪制了每個 CAF 標記物的平均表達量作為到腫瘤距離的函數，分析了不同 CAF 簇的空間分布和用于注釋相對于腫瘤簇的關鍵分子。腫瘤簇附近的 CAF 簇（如 STS#1_c0、STS#1_c4 和 LTS#1_c7）表達了高水平的 POSTN。位于遠離腫瘤簇的 CAF 簇（如 STS#1_c1 和 LTS#2_c4）表達了高水平的 CD36。這些發現表明，卵巢 TME 中空間解析的 CAF 亞群可能在賦予腫瘤細胞的惡性表型中發揮不同的作用。

4. 細胞通訊分析，信號網絡相互分析

為了表征 CAFs 和腫瘤細胞之間的區域特異性配體 - 受體相互作用，對于每個樣本中的每個腫瘤和 CAF 簇，并進行配體 - 受體分析。在 STS 和 LTS 樣本的間質 - 腫瘤界面上，共分別鑒定出 84 對和 50 對不同的配體 - 受體對。在 STS#1_c0- STS#1_c2 和 STS#2_c4- STS#2_c5 發現了 APOE（配體）和 LRP5（受體），在 STS#1_c0- STS#1_c6 發現了 THBS2（配體）和 CD47（受體）。分析了相鄰間質與腫瘤亞區域之間的區域特異性配體 - 受體相互作用網絡。在樣本 STS#1 中，每個間質和腫瘤簇之間識別了 60 對不同的配體 - 受體對。每個間質配體（APOE、THBS2、FN1）都可能與多個腫瘤受體結合。腫瘤受體（ITGB1 和 ITGB8）也從多個基質配體接收信號。為了尋找與癌癥患者預后和轉移過程相關的配體 - 受體對，確定了 9 對與 STS 樣本相關的配體 - 受體對（APOE-LRP5、THBS2-CD47、PLAU-PLAUR、WNT10AFZD5/FZD7、TGFB1-ENG/ACVRL1、IGF1-IGF1R、SEMA3C-NRP2）和 1 對與 LTS 樣本相關的配體 - 受體對 (A2M-LRP1）。

總之，空間轉錄組學分析顯示，卵巢 TME 中存在高水平的腫瘤間和腫瘤內 CAF 異質性，以及新的空間分辨的 CAF- 腫瘤串擾信號網絡，這與晚期 HGSC 患者的長期生存相關。進一步闡明這些空間分辨的生物標志物與長期生存率之間的關系，有助于我們理解卵巢癌的發病機制，從而提高晚期 HGSC 患者的生存率。

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參考文獻：

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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