重大突破！南京大学发现胰腺癌肝转移单细胞转录组学景观 助力开发治疗新策略

近日，南京大学研究团队在国际权威杂志《Nature Communications》上发表了题为“Single cell transcriptomic analyses implicate an immunosuppressive tumor microenvironment in pancreatic cancer liver metastasis”的研究论文，本研究中，研究人员展示了同步切除PDAC原发肿瘤和匹配的肝转移瘤的单细胞转录组学景观。研究人员对原发性和转移性肿瘤的细胞组成和功能表型进行了比较分析。肿瘤细胞在肝转移中表现出不同的转录组谱，具有明确的从原发性肿瘤细胞进化的途径。研究人员还鉴定了转移性病变中对促肿瘤微环境形成至关重要的基质细胞和免疫细胞的特定亚型，包括RGS5+癌症相关成纤维细胞、CCL18+脂质相关巨噬细胞、S100A8+中性粒细胞和FOXP3+调节性T细胞。细胞相互作用组分析进一步揭示，转移组织中缺乏肿瘤-免疫细胞相互作用有助于形成免疫抑制微环境。本研究提供了PDAC肝转移的转录景观的全面表征。

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40727-7#Sec10

研究背景

 01 

胰腺导管腺癌(PDAC)一直是世界上最可怕和最致命的恶性肿瘤之一，5年生存率低于10%。PDAC通常在晚期才被发现，对现有的治疗方法有很强的抵抗力，部分原因是在最初诊断时远处转移的发生率极高(>80%)。肝脏是PDAC病例远处转移的主要部位。目前，PDAC患者肝转移的治疗方法仍然明显缺乏。因此，迫切需要阐明驱动PDAC肝转移的分子机制，这可能为开发更有效的治疗方法铺平道路，并最终提高晚期患者的生存率。

PDAC是免疫浸润最少的癌症之一，其特征是复杂的肿瘤微环境(TME)，由多种细胞类型(包括恶性细胞、免疫细胞和基质细胞)之间的相互作用所定义。肿瘤转移是一个多步骤的过程，既受肿瘤细胞的内在特性驱动，也受肿瘤细胞与TME中其他细胞类型(包括淋巴样细胞、肿瘤相关巨噬细胞(TAM)、癌症相关成纤维细胞(CAF)和细胞外基质(ECM)成分)之间的串扰驱动。了解TME中各种细胞类型的相互作用对于了解肿瘤的发展、转移和预后至关重要。

单细胞RNA测序(scRNA-seq)是一种强大的工具，可以描述每个细胞的基因表达模式，并解码TME中不同细胞成分之间的相互作用。PDAC原发肿瘤的单细胞转录组谱已经被系统地研究，揭示了每个患者的免疫和基质景观是高度异质性的，并且耗尽基因表达模式的细胞毒性T细胞可能有助于免疫抑制TME。然而，由于根据NCCN临床实践指南，转移性PDAC通常是不可切除的，因此很少有研究关注转移性病变的单细胞转录组特征。越来越多的证据表明，原发性PDAC肿瘤和肝少转移的同步手术可能在高选择性PDAC病例中获得振奋人心的生存结果。

  研究过程及发现

 02 

本研究中，研究人员的目标是提供一个全面的单细胞转录组学景观，以表征原发性PDAC和匹配的肝转移同时使用高质量的手术切除组织的肿瘤微环境。本研究不仅对肿瘤、间质和免疫成分的细胞多样性进行了高分辨率描述，而且强调了原发性和转移性PDAC中细胞间的相互作用。

在本研究中，研究人员分析了原发性PDAC和肝转移组织的细胞组成。在人类和小鼠PDAC组织中，肿瘤导管细胞具有高度的患者间异质性。而转移性PDAC的瘤内异质性却知之甚少。

在本研究中，研究人员通过伪时间轨迹分析确定了五种导管细胞状态，并进一步描绘了胰腺导管细胞系从原发性到转移性PDAC的进化动力学，即从PT组织的高增殖但低CNV状态到HM组织的恶性CNV高状态。重要的是，研究人员发现了一组与PDAC进展和转移有关的恶性基因，如KLK7、LITAF和SPRR1B。其他已确定的基因在胰腺癌进展中的功能在未来的研究中进一步研究。

在目前的研究中，研究人员验证了myCAF、iCAF和apCAF在PT和HM组织中的积累，其中大部分是myCAF。令人惊讶的是，研究人员发现myCAF (RGS5+)亚群主要在HM组织中表达，并通过免疫荧光染色进行了验证。

研究人员鉴定了六组巨噬细胞，包括脂质相关巨噬细胞(lam)的四种亚型。值得注意的是，LAM3亚群主要出现在CCL18高表达的HM组织中，据报道CCL18通过抑制炎症因子的产生发挥免疫抑制功能。研究人员发现在HM组织中富集的CCL18+ LAM3细胞表现出最高的代谢活性。

研究人员发现了两个肿瘤相关的中性粒细胞簇，它们都在HM组织中大量表达，尤其是S100A8+中性粒细胞。这些发现强调了中性粒细胞某些亚型在促进PDAC转移中的作用。

在本研究中，研究人员在大多数CD8+ T细胞中观察到耗尽和抑制检查点受体(如LAG3)的表达，这与最近的一项研究一致，该研究表明PDAC组织中的CD8+ T细胞具有明显的耗尽特征。值得注意的是，研究人员还在肿瘤组织中发现了GNLY+ NK细胞的一个亚群，发现HM中NK细胞的百分比与PT组织相比显著升高，这与先前PDAC患者中NK细胞数量和活性随着疾病进展而下降的研究结果相矛盾。一种可能的解释是GNLY+ NK细胞表现出免疫抑制检查点分子HAVCR2的表达增加，这是转移性PDAC的潜在免疫治疗靶点。研究人员的数据为晚期PDAC患者针对Treg细胞的免疫治疗策略的开发铺平了道路。

原发肿瘤和肝转移组织肿瘤微环境中淋巴样细胞的转录景观

  研究意义

 03

综上，本研究提供了一组独特的匹配的原发性和转移性PDAC肿瘤样本的肿瘤微环境中不同细胞成分的转录组学和功能表型的深入表征。肿瘤和免疫细胞之间的肿瘤内相互作用也被强调，有助于更深入地理解在转移性PDAC的免疫抑制微环境的机制。虽然需要对这些分析进行进一步的功能验证，但本数据集可作为晚期PDAC的靶向治疗和免疫治疗设计的宝贵资源。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40727-7#Sec10

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。