单细胞多组学分析深入剖析胰腺癌的肿瘤微环境

通过结合批量细胞和单细胞多组学分析，圣路易斯华盛顿大学的研究人员梳理出胰腺肿瘤微环境的更多细节，有望为改善疾病治疗提供线索。

　　

胰腺导管腺癌（PDAC）是最为凶险的癌症之一。因发现较晚、早期转移和治疗耐药，胰腺导管腺癌的五年存活率仅为11%。一线治疗方案是在手术后进行放疗或化疗，而免疫治疗的选择非常有限。

近日，美国圣路易斯华盛顿大学等机构的研究人员采用包括空间转录组学在内的多组学方法，分析了多个胰腺导管腺癌样本。他们发现了肿瘤内的异质性，鉴定出多个肿瘤细胞亚群，包括过渡性ADM和PanIN细胞群。

他们在《Nature Genetics》杂志上发表了这一成果，表明某些细胞亚群的存在意味着有望打破免疫抑制性的肿瘤微环境。“我们的工作为鉴定与临床相关的新靶点提供了一种资源，”作者在文中写道。

在分析过程中，研究人员从21例患者身上采集了73个PDAC样本和相邻的正常组织样本。这些患者中有7例从未接受过治疗，但其他患者接受了标准治疗，比如FOLFIRINOX新辅助治疗或吉西他滨联合白蛋白紫杉醇新辅助治疗。

所有73个样本都进行了单细胞RNA测序，其中64个样本还进行了全外显子组测序，65个样本进行了批量细胞RNA测序。同时，他们还对部分样本开展了单细胞核RNA测序和空间转录组分析，并对约30个样本进行了蛋白质组学分析。

利用基因表达谱，研究人员对样本进行聚类，并利用标志物的基因表达来鉴定细胞亚群。根据通路富集分析，他们进一步发现了具有特定功能的细胞簇。例如，一些亚群表达增殖特征，而其他亚群则以KRAS信号传导或上皮间质转化（EMT）为特征。

他们特别关注表达腺泡标志物的细胞，因为一种理论认为胰腺导管腺癌来源于腺泡细胞，这些细胞经历了腺泡-导管化生（ADM）。他们发现，ADM细胞群同时表达癌基因和抑癌基因，这表明它代表了一种过渡或动态状态。此外，KRAS驱动突变的发展似乎将ADM细胞推向胰腺导管腺癌。

同时，研究团队还分析了肿瘤样本内的癌症相关成纤维细胞（CAF），因为CAF的具体作用尚不清楚，它们同时具有驱动癌症和抑制癌症的活性。研究人员在样本中鉴定出iCAF、myCAF和apCAF，并指出不同的标志物和通路在不同亚型中差异表达。

例如，他们发现，在接受过治疗的患者样本中，与炎症相关的iCAF含量较高，而在接受吉西他滨联合白蛋白紫杉醇治疗的患者样本中，iCAF中的金属硫蛋白基因上调，这与化疗耐药性有关。

此外，研究人员还分析了免疫检查点阻断疗法为何不适用于胰腺导管腺癌。通过检查免疫抑制性的肿瘤微环境，他们发现NK细胞、CD4+和CD8+ T细胞以及Treg细胞都高度表达衰竭标志物。他们还发现NECTIN受体在所有肿瘤细胞中高表达，而TIGIT在调节性T细胞和耗竭T细胞中高表达，表明靶向NECTIN-TIGIT轴可增强抗肿瘤的T细胞活性。

“我们的研究深入了解了胰腺导管腺癌肿瘤内的复杂亚结构，这也许有助于改善患者的治疗，”作者写道。他们认为，未来通过临床试验、采用统一治疗方案的标本和全面的临床应答数据将鉴定出与治疗相关的耐药特征。

原文检索

Cui Zhou, D., Jayasinghe, R.G., Chen, S. et al. Spatially restricted drivers and transitional cell populations cooperate with the microenvironment in untreated and chemo-resistant pancreatic cancer. Nat Genet (2022). https://doi.org/10.1038/s41588-022-01157-1