YAP1激活的癌症相关成纤维细胞通过上调基质硬度促进肝细胞癌进展的机制研究

本研究针对肝细胞癌(HCC)基质硬度调控机制这一临床难题，通过单细胞测序技术揭示了YAP1阳性癌症相关成纤维细胞(CAFs)亚群通过上调COL1A1/COL3A1/LOX等基质硬度相关基因表达，激活自噬和GTP酶活性等信号通路促进HCC进展。研究人员整合GSE149614单细胞数据集和TCGA数据库，结合动物实验验证，发现靶向YAP1可显著抑制CAFs的促瘤作用，为HCC治疗提供了新的干预靶点。

　　

肝细胞癌是全球范围内发病率和死亡率居高不下的恶性肿瘤，其发生发展常伴随肝纤维化或肝硬化背景。肿瘤细胞被包裹在由细胞外基质(ECM)沉积形成的致密网络中，ECM交联产生的张力导致基质硬度增加，这种机械应力对肝癌细胞产生重要影响。临床数据显示，肝脏硬度每增加1 kPa，肝癌发生风险上升4%，肝切除术后复发风险增加16.3%。尽管弹性成像技术已能有效检测患者肿块硬度来预测预后，但直接靶向抑制肝癌基质硬度仍是临床面临的重大挑战。

在这一背景下，西安交通大学第一附属医院的研究团队开展了关于癌症相关成纤维细胞(CAFs)在肝癌基质硬度调控中作用机制的研究。CAFs作为肿瘤微环境中最常见的细胞类型，在肝癌发展过程中被激活并分泌大量以I型和III型胶原为主的ECM成分，同时通过分泌赖氨酰氧化酶(LOX)促进胶原交联，显著增加基质硬度。然而CAFs具有高度异质性，不同亚群在肿瘤发生发展中发挥不同作用。研究团队发现YAP1作为Hippo信号通路的核心组分，可能在CAFs激活和功能维持中起关键作用。

研究人员通过整合GSE149614单细胞数据集和TCGA肝癌数据，结合动物实验验证，首次系统揭示了YAP1阳性CAF亚群通过上调基质硬度相关基因表达促进肝癌进展的分子机制。研究发现YAP1阳性CAFs显著高表达COL1A1、COL3A1和LOX等基质硬度相关基因，并通过激活自噬和GTP酶活性调控等信号通路促进肿瘤发展。更重要的是，使用YAP1抑制剂Verteporfin和K-975处理可显著抑制CAFs的促瘤作用，降低基质硬度相关基因表达。该研究为肝癌治疗提供了新的干预靶点，相关成果发表在《Journal of Translational Medicine》。

关键技术方法包括：1) 整合分析GSE149614单细胞数据集(包含10例HCC患者的21个样本)；2) 利用TCGA肝癌数据集进行预后分析；3) 伪时序分析追踪CAFs发育轨迹；4) CellChat软件计算细胞间通讯概率；5) SCENIC分析转录因子活性；6) C57BL/6小鼠皮下接种Hepa1-6细胞构建动物模型。

研究结果部分：
"scRNA-seq分析揭示HCC组织内异质性细胞组成"：通过分析69,479个单细胞转录组数据，鉴定出28个细胞簇，分为B细胞、内皮细胞、成纤维细胞、肝细胞、髓系细胞和T/NK细胞六大类。

"scRNA-seq样本中CAFs的筛选与聚类"：基于ACTA2、FAP、PDGFRB和NOTCH3标记基因筛选出5个CAF亚群，其中Cluster2-CAF高表达ITGBL1、MOXD1等与基质硬度相关基因。

"CAFs介导的基质硬度与HCC密切相关"：拷贝数变异分析显示Cluster2-CAF中肿瘤细胞比例最高，且COL1A1、COL3A1表达显著高于其他亚群。

"高基质硬度与HCC患者预后负相关"：TCGA数据分析显示COL1A1、COL3A1等高表达患者预后较差。

"CAF细胞群的伪时序分析"：发现COL1A1、COL3A1等是CAF分化过程中的关键节点基因。

"不同CAF亚群间的细胞通讯"：Cluster2/3-CAF在胶原、FN1等通路中作为信号传递者和接收者起核心作用。

"转录因子活性分析"：YAP1/TEAD1在Cluster2/3-CAF中高表达，调控代谢和基质细胞增殖通路。

"YAP1激活的CAFs上调肝癌基质硬度"：YAP1阳性CAFs中COL1A1/COL3A1表达显著升高，且富集于黏着斑、GTP酶调控等通路。

"细胞实验和动物实验验证"：YAP1抑制剂处理使肿瘤体积缩小53%，CAFs中基质硬度相关基因表达下调40-60%。

研究结论与意义：
该研究通过多组学分析揭示了YAP1阳性CAF亚群在调控肝癌基质硬度中的核心作用。这一亚群通过上调COL1A1、COL3A1和LOX等基因表达，增加ECM沉积和交联，同时激活自噬和GTP酶活性相关通路，创造有利于肿瘤进展的机械微环境。动物实验证实靶向YAP1可有效抑制CAFs的促瘤作用，这为开发针对肿瘤机械微环境的治疗策略提供了理论依据。值得注意的是，研究首次在单细胞水平解析了CAFs异质性及其与基质硬度的关系，为肝癌精准治疗提供了新的生物标志物和干预靶点。未来研究可进一步探索YAP1调控CAFs活化的上游信号机制，以及不同硬度条件下肿瘤细胞与CAFs的互作网络。