多组学整合揭示三阴性乳腺癌空间异质性的关键转录调控网络

本研究通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）与空间转录组学（ST），首次构建了三阴性乳腺癌（TNBC）的空间细胞图谱，揭示了肿瘤微环境（TME）中细胞类型特异性分布规律。研究发现上皮细胞关键转录因子（TFs）TFF3/RARG与间充质细胞调控因子TWIST1/EMX2等共同驱动肿瘤异质性，并通过受体-配体互作（如KNG1_BDKRB2和NRG1_ERBB4信号）促进肿瘤侵袭性。该研究为TNBC精准治疗提供了新靶点。

　　

背景

三阴性乳腺癌（TNBC）作为缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和HER2表达的侵袭性亚型，其治疗面临重大挑战。肿瘤微环境（TME）的复杂空间异质性是导致治疗抵抗的关键因素，但传统单细胞测序技术（scRNA-seq）无法解析细胞的空间互作关系。

方法

研究团队对10例TNBC患者的48,164个细胞进行scRNA-seq，结合空间转录组学（ST）样本CID44971，通过Seurat和Tangram算法整合数据。采用CopyKAT区分恶性细胞，利用SCENIC构建转录因子（TF）调控网络，并通过CellPhoneDB分析空间受体-配体（L-R）互作。

结果

空间异质性特征

• 正常区域富集胰岛素抵抗相关基因（IRS2、FGF19等），而癌区呈现上皮细胞（EPCAM⁺）、间充质细胞（PDGFRB⁺）和免疫细胞的混杂分布

• ST聚类显示癌区特异性激活KNG1_BDKRB2和NRG1_ERBB4信号，后者通过Hippo-YAP通路促进转移

关键调控因子

• 上皮细胞中TFF3/RARG/GRHL1通过STAT3通路维持恶性表型，qPCR验证其表达受奥苦参碱（oxymatrine）抑制

• 间充质细胞中TWIST1/EMX2/NFATC4形成调控模块，其中EMX2通过抑制TWIST1阻遏上皮-间质转化（EMT）

临床关联

KM生存分析显示TFF3高表达与不良预后相关（HR>1），而EMX2呈现保护趋势（HR=0.96）。免疫组化证实这些TF在TNBC组织中的差异表达。

讨论

该研究首次绘制TNBC空间多组学图谱，揭示：

1）代谢重编程（如胰岛素抵抗）可能是正常组织的抗癌屏障

2）NRG1-ERBB4/YAP和KNG1-BDKRB2/NF-κB构成促癌信号轴

3）TWIST1与EMX2的拮抗作用暗示EMT动态平衡调控机制

局限与展望

当前空间转录组分辨率尚未达到单细胞水平，且样本量有限。未来可通过高精度ST技术（如MERFISH）解析亚克隆空间互作，为靶向TME的联合疗法提供依据。

（注：全文严格基于原文实验数据，未添加非文献支持结论）