Cancer Cell 樊嘉院士 張力燁團(tuán)隊(duì)解析轉(zhuǎn)移性肝細(xì)胞癌的時(shí)空演變

CancerCell|樊嘉院士/張力燁團(tuán)隊(duì)解析轉(zhuǎn)移性肝細(xì)胞癌的時(shí)空演變柳蔭肝細(xì)胞癌（HepatocellularCarcinoma，HCC）作為全球癌癥死亡率的第三大原因，對(duì)人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，尤其是HCC發(fā)展到轉(zhuǎn)移階段，治療選擇變得有限，患者預(yù)后通常較差。盡管近年來(lái)在HCC的研究取得了顯著的進(jìn)展，但這些研究大多集中于原發(fā)性腫瘤，對(duì)于轉(zhuǎn)移性HCC的分子特征和進(jìn)化軌跡的理解依然不足。來(lái)自復(fù)旦大學(xué)中山醫(yī)院的樊嘉院士和張力燁研究團(tuán)隊(duì)在《CancerCell》（IF=50.3）發(fā)表的一項(xiàng)題為“Integratedmulti-omicsprofilingtodissectthespatiotemporalevolutionofmetastatichepatocellularcarcinoma”的研究采用了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)和多重免疫組化等技術(shù)，對(duì)患者的原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤區(qū)域進(jìn)行了深入的分析，揭示了轉(zhuǎn)移性HCC的高度異質(zhì)性。一、多組學(xué)揭示轉(zhuǎn)移性HCC的分子特征研究者首先從182名HCC患者中收集了461個(gè)腫瘤區(qū)域樣本，其中包括原發(fā)性腫瘤、復(fù)發(fā)腫瘤和不同轉(zhuǎn)移部位的腫瘤。并使用全外顯子測(cè)序（WES）和RNA測(cè)序（RNA-seq）對(duì)以上樣本進(jìn)行了多區(qū)域測(cè)序。結(jié)果顯示原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤之間存在顯著的基因組差異，主要表現(xiàn)在腫瘤外顯子區(qū)克隆和亞克隆改變的平均數(shù)量。并且轉(zhuǎn)移性腫瘤表現(xiàn)出高度的腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（圖1A）。為了追蹤轉(zhuǎn)移性腫瘤（MT）的克隆起源，研究人員使用Treeomics和PTI重建了患者體內(nèi)腫瘤的發(fā)育情況，多名轉(zhuǎn)移瘤患者出現(xiàn)單系傳播的現(xiàn)象，但這種傳播的來(lái)源廣泛，任何腫瘤分期（原發(fā)性腫瘤PT、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)腫瘤IM-RT、轉(zhuǎn)移性腫瘤MT）都可能是潛在的來(lái)源（圖1B-C）。圖1多組學(xué)揭示HCC分子特征二、轉(zhuǎn)移瘤傳播模式?jīng)Q定患者生存周期肝癌轉(zhuǎn)移可由單個(gè)亞克隆型（單克隆傳播）或者多個(gè)不同的亞克隆型傳播（多克隆傳播）（圖2A）。研究人員在此分析了單克隆和多克隆傳播是否與患者臨床疾病進(jìn)展情況相關(guān)。結(jié)果顯示多克隆傳播患者疾病進(jìn)展迅速，而單克隆患者進(jìn)展緩慢（圖2B）。生存分析結(jié)果顯示轉(zhuǎn)移瘤的傳播模式是患者生存的重要預(yù)后因素（圖2C）。隨后研究人員分析了產(chǎn)生多克隆MTs的PTs的基因組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征，基因集富集分析（GSEA）發(fā)現(xiàn)了在PTs中缺氧信號(hào)的轉(zhuǎn)錄激活（圖2D）。后續(xù)通過(guò)在小鼠體內(nèi)過(guò)表達(dá)及敲低HIF1α進(jìn)行驗(yàn)證，確定了缺氧程序可能有助于HCC的多克隆傳播（圖2E）。圖2缺氧促進(jìn)HCC多克隆傳播三、新抗原腫瘤內(nèi)異質(zhì)性與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)最近研究表明，新抗原腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（ITH）是PTs免疫檢測(cè)的一個(gè)高度相關(guān)決定因素，但在轉(zhuǎn)移性疾病中，ITH對(duì)新抗原景觀和抗腫瘤免疫敏感性仍未被探索。研究人員在此分析了34例患者的數(shù)據(jù)，并對(duì)MTs進(jìn)行了配對(duì)多區(qū)域DNA和RNA測(cè)序。共預(yù)測(cè)到了13308種新抗原，平均每個(gè)MT預(yù)測(cè)的新抗原有133種，而平均有29種新抗原存在異質(zhì)性。研究人員進(jìn)一步分析了MT種新抗原ITH的臨床相關(guān)性，通過(guò)設(shè)置閾值區(qū)分高新抗原ITH和低新抗原ITH（圖3A）。高新抗原ITH的MT與患者生存期縮短顯著相關(guān)（圖3B）。同時(shí)研究人員還分析了免疫組成在高/低新抗原ITH中的差異，在具有高新抗原ITH的區(qū)域，CD3、CD4、CD8等多種細(xì)胞的浸潤(rùn)明顯減少（圖3C），同時(shí)抗腫瘤T細(xì)胞的免疫功能出現(xiàn)失調(diào)。這種抗原呈遞系統(tǒng)的破壞是轉(zhuǎn)移性腫瘤的腫瘤細(xì)胞傳播過(guò)程中進(jìn)化導(dǎo)致，而非對(duì)應(yīng)的原發(fā)腫瘤導(dǎo)致（圖3D）。圖3新抗原ITH與免疫浸潤(rùn)相關(guān)四、Wnt-wt腫瘤具有更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力研究人員發(fā)現(xiàn)原發(fā)性肝癌和轉(zhuǎn)移性肝癌具有相似的瘤內(nèi)異質(zhì)性，但轉(zhuǎn)移性肝癌具有更高的基因組不穩(wěn)定性，通過(guò)比對(duì)篩選出了轉(zhuǎn)移瘤中顯著富集的7個(gè)拷貝數(shù)改變（圖4A）。并通過(guò)拷貝數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分（Metastasis-enrichedSCNAs，MetSCNAs），發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤的MetSNCAs明顯高于原發(fā)瘤（圖4B）。通過(guò)條件篩選，研究人員保留出三個(gè)基因（CHID1、RNH1、PNPLA2）進(jìn)行功能實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)敲除CHID1和RNH1基因后可以顯著增加轉(zhuǎn)移發(fā)生率（圖4C）。同時(shí)研究人員發(fā)現(xiàn)Wnt-mut區(qū)域高度富集Wntβ-catenin信號(hào)通路和代謝過(guò)程，而Wnt-wt區(qū)域富集與免疫應(yīng)答、癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）激活、血管生成相關(guān)的通路。這預(yù)示著Wnt-wt具有更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力（圖4D-E）。圖4Wnt區(qū)域與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)五、HLA-E:CD94-NKG2A可能作為轉(zhuǎn)移性HCC治療靶點(diǎn)為了深入解析腫瘤免疫微環(huán)境的細(xì)胞組成，研究人員通過(guò)免疫組化對(duì)Wnt-mut及Wnt-wt患者進(jìn)行分析，結(jié)果表明，與Wnt-mut腫瘤相比，Wnt-wt腫瘤中CAF和免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)明顯增加（圖5A）。為了揭示細(xì)胞的基因表達(dá)情況，研究人員使用空間轉(zhuǎn)錄組（GeoMxDSP）對(duì)患者樣本進(jìn)行分析。結(jié)果顯示W(wǎng)nt-wt腫瘤區(qū)域顯著富集免疫抑制性細(xì)胞、浸潤(rùn)免疫抑制性B細(xì)胞及腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞，同時(shí)CD8+T細(xì)胞出現(xiàn)耗竭表型。研究人員使用多重免疫組化分析得到了一致的結(jié)果（圖5B-C）。在多種免疫細(xì)胞中，記憶B細(xì)胞表達(dá)了更高水平的調(diào)節(jié)性分子，研究人員通過(guò)CellChat對(duì)細(xì)胞配受體相互作用進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)HLA-E：CD94-NKG2A軸是B細(xì)胞與CD8終末T細(xì)胞交流的主要方式（圖5D）。最終研究人員得出結(jié)論，Wnt-wtMTs表現(xiàn)出免疫抑制B細(xì)胞浸潤(rùn)增加并通過(guò)HLA-E:CD94-NKG2A軸促進(jìn)CD8+T細(xì)胞的耗竭（圖5E-F）。這些發(fā)現(xiàn)為治療轉(zhuǎn)移HCC提供了新的策略。圖5細(xì)胞互作發(fā)現(xiàn)疾病治療靶點(diǎn)小結(jié)空間組學(xué)為研究人員提供了轉(zhuǎn)移性HCC時(shí)空演變的深入理解，并揭示了腫瘤微環(huán)境中復(fù)雜的細(xì)胞相互作用，本研究的發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了我們對(duì)HCC轉(zhuǎn)移機(jī)制的理解，也為開發(fā)新的治療方法提供了潛在的靶點(diǎn)。空間組學(xué)作為連接細(xì)胞分子特征與其空間環(huán)境的重要技術(shù)，為腫瘤免疫學(xué)研究開辟了新的視角及方法。PhenoCycler-Fusion單細(xì)胞原位空間蛋白組學(xué)優(yōu)勢(shì)華盈生物PhenoCycler-Fusion單細(xì)胞原位空間蛋白組學(xué)技術(shù)資格證書華盈生物是美國(guó)AkoyaBioscience公司的PhenoCycler-Fusion空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)技術(shù)認(rèn)證服務(wù)商，已經(jīng)被納入了該技術(shù)的全球CRO服務(wù)提供者體系。借助全球領(lǐng)先的PhenoCycler-Fusion空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)技術(shù)平臺(tái)的建立，華盈生物將為中國(guó)客戶提供更具精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)特色的服務(wù)與合作，推動(dòng)中國(guó)團(tuán)隊(duì)在空間生物學(xué)領(lǐng)域的研究水平，加快構(gòu)建符合中國(guó)人群的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)模式。即刻加入“STAMP郵戳”計(jì)劃華盈生物推出腫瘤微環(huán)境空間蛋白組解剖分析項(xiàng)目”STAMP郵戳”計(jì)劃(SpatialTumorAnatomyofMicroenvironmentProteome),常備15-plex、25-plex、35-plex三款固定標(biāo)志物組合,與國(guó)內(nèi)腫瘤研究領(lǐng)域的科學(xué)家共同推進(jìn)腫瘤空間生物學(xué)研究。多年來(lái)華盈生物服務(wù)客戶已經(jīng)覆蓋國(guó)內(nèi)各大著名的高校院所和多位院士課題組。華盈的專業(yè)和專注也已獲得業(yè)界普遍認(rèn)可，合作者的科研成果也先后在CellResearch、CancerCell、PNAS、JClinInvest、NatCommun、JHepatol、SciTranslMed、Circulation等著名期刊上發(fā)表。相關(guān)文獻(xiàn)：SunY,WuP,ZhangZ,etal.Integratedmulti-omicsprofilingtodissectthespatiotemporalevolutionofmetastatichepatocellularcarcinoma.CancerCell.2024;42(1):135-156.e17.相關(guān)閱讀：NatCommun｜直搗黃龍！空間單細(xì)胞組學(xué)發(fā)現(xiàn)外周血靶細(xì)胞亞群的組織落腳點(diǎn)NatGenet｜馬丁院士團(tuán)隊(duì)利用單細(xì)胞和空間多組學(xué)描繪宮頸鱗癌免疫微環(huán)境圖譜CancerCell|北大醫(yī)院李航/張寧/薛瑞棟團(tuán)隊(duì)揭示肢端黑色素瘤空間細(xì)胞互作關(guān)系Cell：如何升華你的單細(xì)胞數(shù)據(jù)——PCF空間單細(xì)胞蛋白組聯(lián)合scRNA-seq解析骨髓微環(huán)境Cell長(zhǎng)文：腫瘤研究中空間單細(xì)胞蛋白組技術(shù)如何提升10x空轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)層次先睹為快！2024AACR年會(huì)：PCF空間單細(xì)胞蛋白組應(yīng)用案例集錦單細(xì)胞測(cè)序之后再怎么做？這篇文章告訴你答案Immunity(IF=32.4)|空間多組學(xué)聯(lián)合揭示免疫檢查點(diǎn)聯(lián)合療法響應(yīng)機(jī)制真實(shí)數(shù)據(jù)！一張切片實(shí)現(xiàn)101種蛋白的超多重空間單細(xì)胞原位成像炎癥性腸病開啟新的研究模式：從單細(xì)胞到空間原位分析CancerResearch|三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)中的細(xì)胞亞型作為癌癥復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)標(biāo)志物血液腫瘤進(jìn)展｜