单细胞和空间转录组学揭示胃癌中癌相关成纤维细胞的奥秘

　　在癌症的 “战场” 上，胃癌是一位极为棘手的 “对手”。它不仅是全球第五大常见癌症，还是癌症死亡的第五大主因，每年都无情地夺走众多生命。尽管医学在不断进步，可胃癌患者的预后情况依旧不容乐观。这背后的关键 “帮凶” 之一，就是肿瘤微环境（TME）。TME 就像一个复杂的 “小社会”，里面各种细胞相互交织、相互影响，而癌相关成纤维细胞（CAFs）是这个 “小社会” 的重要成员。

以往的研究发现，CAFs 在胃癌的发展进程中 “扮演” 着多种角色，比如助力癌细胞增殖、促进血管生成，还会帮着癌细胞转移和抑制免疫反应。但由于技术的限制，人们对 CAFs 的了解就像雾里看花，特别是在空间分布和细胞间相互作用方面，存在很多空白。要是能把这些空白填补上，说不定就能找到治疗胃癌的新方法，这也是科研人员开展这项研究的重要原因。

此次，兰州大学第二临床医学院等机构的研究人员，踏上了探索胃癌奥秘的征程。他们的研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》上，为我们深入了解胃癌打开了新的大门。

在研究过程中，研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和空间转录组学技术。他们从多个数据库中收集了胃癌相关的单细胞测序数据，以及空间转录组数据，还有患者的转录组数据和临床信息，这些丰富的数据就像是他们研究的 “宝藏”。接着，通过一系列的质量控制和数据分析步骤，对细胞进行精细分类和注释，为后续研究奠定基础。

下面来看看具体的研究结果：

• 单细胞转录组学揭示细胞组成：研究人员对 24 个胃癌样本中的 116,443 个细胞进行聚类分析，成功将这些细胞分为 9 大类别，其中包括 T 细胞、血浆细胞、B 细胞、上皮细胞（ECs）、成纤维细胞等。而且他们还发现，ECs 和 fibroblasts 的比例呈现出有趣的负相关关系，同时也精准识别出了 9,792 个恶性 ECs 和 3,120 个非恶性 ECs。由于成纤维细胞和恶性 ECs 在胃癌发展中作用关键，所以后续研究重点关注这两类细胞。
• 成纤维细胞亚群分类及功能：进一步对 17,144 个成纤维细胞重新聚类，研究人员发现了 6 种不同的成纤维细胞亚群，分别是炎症性 CAFs（iCAFs）、周细胞、基质 CAFs（mCAFs）、抗原呈递 CAFs（apCAFs）、平滑肌细胞（SMCs）和增殖性 CAFs（pCAFs）。通过功能富集分析，发现不同亚群分别参与免疫反应、血管生成、伤口愈合等多种生物学过程。例如，iCAFs 在免疫相关功能中表现活跃，apCAFs 则和 I 型干扰素（IFN-I）产生密切相关。转录因子分析还找出了各亚群的关键调控转录因子，像 mCAFs 的 ETV4、iCAFs 的 MYB 等。另外，轨迹分析显示周细胞可能是其他几种 CAFs 亚群的重要来源。
• 细胞间相互作用：借助 CellChat 工具，研究人员绘制出细胞间的通讯网络。结果发现，恶性 ECs 和周围细胞的相互作用比正常 ECs 要多得多，而且恶性 ECs 偏好通过 MDK-NCL 等配体 - 受体对与 CAF 亚群交流。同时，还发现 mCAFs 和 pCAFs 与恶性 ECs 的通讯效果更强。
• 空间分布及相互作用：整合单细胞测序和空间转录组数据后，研究人员发现 CAF 亚群高密度区域存在空间排他性，周细胞在空间上对 apCAFs、mCAFs 和 iCAFs 的形成至关重要。聚焦恶性肿瘤细胞和 apCAFs 的相互作用，发现它们之间的相互作用明显增加，并且鉴定出 PRSS3-F2R 等关键配体 - 受体相互作用（LRIs）。利用 F2R、NRP1、NRP2 和 SDC2 构建的风险评分模型显示，高风险组患者预后较差。
• apCAFs 与癌细胞的空间关系：多重免疫荧光（mIHC）染色清晰地展示出 apCAFs 与癌细胞在空间上紧密相邻，这暗示着它们之间可能存在重要的相互作用。

综合来看，这项研究全面且细致地描绘了胃癌中 TME 的异质性，详细阐述了 CAFs 的分类、潜在功能、起源以及与恶性 ECs 的相互作用。特别是发现大量 apCAFs 存在于胃癌组织中，且与癌细胞紧密相邻，这为深入理解 CAFs 在胃癌中的作用提供了新视角。不过，研究也存在一些局限，比如样本量较小，一些发现还需要进一步的体外和体内实验验证等。但无论如何，这项研究为胃癌的诊断和治疗提供了极具价值的理论依据和潜在靶点，有望推动胃癌治疗领域取得新的突破，为众多胃癌患者带来新的希望。<【单细胞和空间转录组学揭示胃癌中癌相关成纤维细胞的奥秘】【为探究胃癌肿瘤微环境（TME），研究人员分析单细胞测序数据，揭示癌相关成纤维细胞（CAFs）异质性及细胞间通讯，为治疗提供靶点。】【胃癌 | 癌相关成纤维细胞 | 单细胞 RNA 测序 | 空间转录组学 | 肿瘤微环境 | 细胞间通讯 | 转录因子 | 免疫反应 | 预后 | 细胞亚群】【国内】【在癌症的 “战场” 上，胃癌是一位极为棘手的 “对手”。它不仅是全球第五大常见癌症，还是癌症死亡的第五大主因，每年都无情地夺走众多生命。尽管医学在不断进步，可胃癌患者的预后情况依旧不容乐观。这背后的关键 “帮凶” 之一，就是肿瘤微环境（TME）。TME 就像一个复杂的 “小社会”，里面各种细胞相互交织、相互影响，而癌相关成纤维细胞（CAFs）是这个 “小社会” 的重要成员。

以往的研究发现，CAFs 在胃癌的发展进程中 “扮演” 着多种角色，比如助力癌细胞增殖、促进血管生成，还会帮着癌细胞转移和抑制免疫反应。但由于技术的限制，人们对 CAFs 的了解就像雾里看花，特别是在空间分布和细胞间相互作用方面，存在很多空白。要是能把这些空白填补上，说不定就能找到治疗胃癌的新方法，这也是科研人员开展这项研究的重要原因。

此次，兰州大学第二临床医学院等机构的研究人员，踏上了探索胃癌奥秘的征程。他们的研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》上，为我们深入了解胃癌打开了新的大门。

在研究过程中，研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和空间转录组学技术。他们从多个数据库中收集了胃癌相关的单细胞测序数据，以及空间转录组数据，还有患者的转录组数据和临床信息，这些丰富的数据就像是他们研究的 “宝藏”。接着，通过一系列的质量控制和数据分析步骤，对细胞进行精细分类和注释，为后续研究奠定基础。

下面来看看具体的研究结果：

• 单细胞转录组学揭示细胞组成：研究人员对 24 个胃癌样本中的 116,443 个细胞进行聚类分析，成功将这些细胞分为 9 大类别，其中包括 T 细胞、血浆细胞、B 细胞、上皮细胞（ECs）、成纤维细胞等。而且他们还发现，ECs 和 fibroblasts 的比例呈现出有趣的负相关关系，同时也精准识别出了 9,792 个恶性 ECs 和 3,120 个非恶性 ECs。由于成纤维细胞和恶性 ECs 在胃癌发展中作用关键，所以后续研究重点关注这两类细胞。
• 成纤维细胞亚群分类及功能：进一步对 17,144 个成纤维细胞重新聚类，研究人员发现了 6 种不同的成纤维细胞亚群，分别是炎症性 CAFs（iCAFs）、周细胞、基质 CAFs（mCAFs）、抗原呈递 CAFs（apCAFs）、平滑肌细胞（SMCs）和增殖性 CAFs（pCAFs）。通过功能富集分析，发现不同亚群分别参与免疫反应、血管生成、伤口愈合等多种生物学过程。例如，iCAFs 在免疫相关功能中表现活跃，apCAFs 则和 I 型干扰素（IFN-I）产生密切相关。转录因子分析还找出了各亚群的关键调控转录因子，像 mCAFs 的 ETV4、iCAFs 的 MYB 等。另外，轨迹分析显示周细胞可能是其他几种 CAFs 亚群的重要来源。
• 细胞间相互作用：借助 CellChat 工具，研究人员绘制出细胞间的通讯网络。结果发现，恶性 ECs 和周围细胞的相互作用比正常 ECs 要多得多，而且恶性 ECs 偏好通过 MDK-NCL 等配体 - 受体对与 CAF 亚群交流。同时，还发现 mCAFs 和 pCAFs 与恶性 ECs 的通讯效果更强。
• 空间分布及相互作用：整合单细胞测序和空间转录组数据后，研究人员发现 CAF 亚群高密度区域存在空间排他性，周细胞在空间上对 apCAFs、mCAFs 和 iCAFs 的形成至关重要。聚焦恶性肿瘤细胞和 apCAFs 的相互作用，发现它们之间的相互作用明显增加，并且鉴定出 PRSS3-F2R 等关键配体 - 受体相互作用（LRIs）。利用 F2R、NRP1、NRP2 和 SDC2 构建的风险评分模型显示，高风险组患者预后较差。
• apCAFs 与癌细胞的空间关系：多重免疫荧光（mIHC）染色清晰地展示出 apCAFs 与癌细胞在空间上紧密相邻，这暗示着它们之间可能存在重要的相互作用。

综合来看，这项研究全面且细致地描绘了胃癌中 TME 的异质性，详细阐述了 CAFs 的分类、潜在功能、起源以及与恶性 ECs 的相互作用。特别是发现大量 apCAFs 存在于胃癌组织中，且与癌细胞紧密相邻，这为深入理解 CAFs 在胃癌中的作用提供了新视角。不过，研究也存在一些局限，比如样本量较小，一些发现还需要进一步的体外和体内实验验证等。但无论如何，这项研究为胃癌的诊断和治疗提供了极具价值的理论依据和潜在靶点，有望推动胃癌治疗领域取得新的突破，为众多胃癌患者带来新的希望。