Cancer Cell 樊嘉院士 張力燁團隊解析轉(zhuǎn)移性肝細胞癌的時空演變

CancerCell|樊嘉院士/張力燁團隊解析轉(zhuǎn)移性肝細胞癌的時空演變柳蔭肝細胞癌（HepatocellularCarcinoma，HCC）作為全球癌癥死亡率的第三大原因，對人類健康構(gòu)成了嚴重威脅，尤其是HCC發(fā)展到轉(zhuǎn)移階段，治療選擇變得有限，患者預(yù)后通常較差。盡管近年來在HCC的研究取得了顯著的進展，但這些研究大多集中于原發(fā)性腫瘤，對于轉(zhuǎn)移性HCC的分子特征和進化軌跡的理解依然不足。來自復(fù)旦大學(xué)中山醫(yī)院的樊嘉院士和張力燁研究團隊在《CancerCell》（IF=50.3）發(fā)表的一項題為“Integratedmulti-omicsprofilingtodissectthespatiotemporalevolutionofmetastatichepatocellularcarcinoma”的研究采用了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)和多重免疫組化等技術(shù)，對患者的原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤區(qū)域進行了深入的分析，揭示了轉(zhuǎn)移性HCC的高度異質(zhì)性。一、多組學(xué)揭示轉(zhuǎn)移性HCC的分子特征研究者首先從182名HCC患者中收集了461個腫瘤區(qū)域樣本，其中包括原發(fā)性腫瘤、復(fù)發(fā)腫瘤和不同轉(zhuǎn)移部位的腫瘤。并使用全外顯子測序（WES）和RNA測序（RNA-seq）對以上樣本進行了多區(qū)域測序。結(jié)果顯示原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤之間存在顯著的基因組差異，主要表現(xiàn)在腫瘤外顯子區(qū)克隆和亞克隆改變的平均數(shù)量。并且轉(zhuǎn)移性腫瘤表現(xiàn)出高度的腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（圖1A）。為了追蹤轉(zhuǎn)移性腫瘤（MT）的克隆起源，研究人員使用Treeomics和PTI重建了患者體內(nèi)腫瘤的發(fā)育情況，多名轉(zhuǎn)移瘤患者出現(xiàn)單系傳播的現(xiàn)象，但這種傳播的來源廣泛，任何腫瘤分期（原發(fā)性腫瘤PT、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)腫瘤IM-RT、轉(zhuǎn)移性腫瘤MT）都可能是潛在的來源（圖1B-C）。圖1多組學(xué)揭示HCC分子特征二、轉(zhuǎn)移瘤傳播模式?jīng)Q定患者生存周期肝癌轉(zhuǎn)移可由單個亞克隆型（單克隆傳播）或者多個不同的亞克隆型傳播（多克隆傳播）（圖2A）。研究人員在此分析了單克隆和多克隆傳播是否與患者臨床疾病進展情況相關(guān)。結(jié)果顯示多克隆傳播患者疾病進展迅速，而單克隆患者進展緩慢（圖2B）。生存分析結(jié)果顯示轉(zhuǎn)移瘤的傳播模式是患者生存的重要預(yù)后因素（圖2C）。隨后研究人員分析了產(chǎn)生多克隆MTs的PTs的基因組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征，基因集富集分析（GSEA）發(fā)現(xiàn)了在PTs中缺氧信號的轉(zhuǎn)錄激活（圖2D）。后續(xù)通過在小鼠體內(nèi)過表達及敲低HIF1α進行驗證，確定了缺氧程序可能有助于HCC的多克隆傳播（圖2E）。圖2缺氧促進HCC多克隆傳播三、新抗原腫瘤內(nèi)異質(zhì)性與免疫細胞浸潤相關(guān)最近研究表明，新抗原腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（ITH）是PTs免疫檢測的一個高度相關(guān)決定因素，但在轉(zhuǎn)移性疾病中，ITH對新抗原景觀和抗腫瘤免疫敏感性仍未被探索。研究人員在此分析了34例患者的數(shù)據(jù)，并對MTs進行了配對多區(qū)域DNA和RNA測序。共預(yù)測到了13308種新抗原，平均每個MT預(yù)測的新抗原有133種，而平均有29種新抗原存在異質(zhì)性。研究人員進一步分析了MT種新抗原ITH的臨床相關(guān)性，通過設(shè)置閾值區(qū)分高新抗原ITH和低新抗原ITH（圖3A）。高新抗原ITH的MT與患者生存期縮短顯著相關(guān)（圖3B）。同時研究人員還分析了免疫組成在高/低新抗原ITH中的差異，在具有高新抗原ITH的區(qū)域，CD3、CD4、CD8等多種細胞的浸潤明顯減少（圖3C），同時抗腫瘤T細胞的免疫功能出現(xiàn)失調(diào)。這種抗原呈遞系統(tǒng)的破壞是轉(zhuǎn)移性腫瘤的腫瘤細胞傳播過程中進化導(dǎo)致，而非對應(yīng)的原發(fā)腫瘤導(dǎo)致（圖3D）。圖3新抗原ITH與免疫浸潤相關(guān)四、Wnt-wt腫瘤具有更強的轉(zhuǎn)移能力研究人員發(fā)現(xiàn)原發(fā)性肝癌和轉(zhuǎn)移性肝癌具有相似的瘤內(nèi)異質(zhì)性，但轉(zhuǎn)移性肝癌具有更高的基因組不穩(wěn)定性，通過比對篩選出了轉(zhuǎn)移瘤中顯著富集的7個拷貝數(shù)改變（圖4A）。并通過拷貝數(shù)計算轉(zhuǎn)移風(fēng)險評分（Metastasis-enrichedSCNAs，MetSCNAs），發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤的MetSNCAs明顯高于原發(fā)瘤（圖4B）。通過條件篩選，研究人員保留出三個基因（CHID1、RNH1、PNPLA2）進行功能實驗，發(fā)現(xiàn)敲除CHID1和RNH1基因后可以顯著增加轉(zhuǎn)移發(fā)生率（圖4C）。同時研究人員發(fā)現(xiàn)Wnt-mut區(qū)域高度富集Wntβ-catenin信號通路和代謝過程，而Wnt-wt區(qū)域富集與免疫應(yīng)答、癌癥相關(guān)成纖維細胞（CAF）激活、血管生成相關(guān)的通路。這預(yù)示著Wnt-wt具有更強的轉(zhuǎn)移能力（圖4D-E）。圖4Wnt區(qū)域與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)五、HLA-E:CD94-NKG2A可能作為轉(zhuǎn)移性HCC治療靶點為了深入解析腫瘤免疫微環(huán)境的細胞組成，研究人員通過免疫組化對Wnt-mut及Wnt-wt患者進行分析，結(jié)果表明，與Wnt-mut腫瘤相比，Wnt-wt腫瘤中CAF和免疫細胞的浸潤明顯增加（圖5A）。為了揭示細胞的基因表達情況，研究人員使用空間轉(zhuǎn)錄組（GeoMxDSP）對患者樣本進行分析。結(jié)果顯示W(wǎng)nt-wt腫瘤區(qū)域顯著富集免疫抑制性細胞、浸潤免疫抑制性B細胞及腫瘤相關(guān)成纖維細胞，同時CD8+T細胞出現(xiàn)耗竭表型。研究人員使用多重免疫組化分析得到了一致的結(jié)果（圖5B-C）。在多種免疫細胞中，記憶B細胞表達了更高水平的調(diào)節(jié)性分子，研究人員通過CellChat對細胞配受體相互作用進行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)HLA-E：CD94-NKG2A軸是B細胞與CD8終末T細胞交流的主要方式（圖5D）。最終研究人員得出結(jié)論，Wnt-wtMTs表現(xiàn)出免疫抑制B細胞浸潤增加并通過HLA-E:CD94-NKG2A軸促進CD8+T細胞的耗竭（圖5E-F）。這些發(fā)現(xiàn)為治療轉(zhuǎn)移HCC提供了新的策略。圖5細胞互作發(fā)現(xiàn)疾病治療靶點小結(jié)空間組學(xué)為研究人員提供了轉(zhuǎn)移性HCC時空演變的深入理解，并揭示了腫瘤微環(huán)境中復(fù)雜的細胞相互作用，本研究的發(fā)現(xiàn)不僅增進了我們對HCC轉(zhuǎn)移機制的理解，也為開發(fā)新的治療方法提供了潛在的靶點?？臻g組學(xué)作為連接細胞分子特征與其空間環(huán)境的重要技術(shù)，為腫瘤免疫學(xué)研究開辟了新的視角及方法。PhenoCycler-Fusion單細胞原位空間蛋白組學(xué)優(yōu)勢華盈生物PhenoCycler-Fusion單細胞原位空間蛋白組學(xué)技術(shù)資格證書華盈生物是美國AkoyaBioscience公司的PhenoCycler-Fusion空間單細胞蛋白組學(xué)技術(shù)認證服務(wù)商，已經(jīng)被納入了該技術(shù)的全球CRO服務(wù)提供者體系。借助全球領(lǐng)先的PhenoCycler-Fusion空間單細胞蛋白組學(xué)技術(shù)平臺的建立，華盈生物將為中國客戶提供更具精準醫(yī)學(xué)特色的服務(wù)與合作，推動中國團隊在空間生物學(xué)領(lǐng)域的研究水平，加快構(gòu)建符合中國人群的精準醫(yī)學(xué)模式。即刻加入“STAMP郵戳”計劃華盈生物推出腫瘤微環(huán)境空間蛋白組解剖分析項目”STAMP郵戳”計劃(SpatialTumorAnatomyofMicroenvironmentProteome),常備15-plex、25-plex、35-plex三款固定標志物組合,與國內(nèi)腫瘤研究領(lǐng)域的科學(xué)家共同推進腫瘤空間生物學(xué)研究。多年來華盈生物服務(wù)客戶已經(jīng)覆蓋國內(nèi)各大著名的高校院所和多位院士課題組。華盈的專業(yè)和專注也已獲得業(yè)界普遍認可，合作者的科研成果也先后在CellResearch、CancerCell、PNAS、JClinInvest、NatCommun、JHepatol、SciTranslMed、Circulation等著名期刊上發(fā)表。相關(guān)文獻：SunY,WuP,ZhangZ,etal.Integratedmulti-omicsprofilingtodissectthespatiotemporalevolutionofmetastatichepatocellularcarcinoma.CancerCell.2024;42(1):135-156.e17.相關(guān)閱讀：NatCommun｜直搗黃龍！空間單細胞組學(xué)發(fā)現(xiàn)外周血靶細胞亞群的組織落腳點NatGenet｜馬丁院士團隊利用單細胞和空間多組學(xué)描繪宮頸鱗癌免疫微環(huán)境圖譜CancerCell|北大醫(yī)院李航/張寧/薛瑞棟團隊揭示肢端黑色素瘤空間細胞互作關(guān)系Cell：如何升華你的單細胞數(shù)據(jù)——PCF空間單細胞蛋白組聯(lián)合scRNA-seq解析骨髓微環(huán)境Cell長文：腫瘤研究中空間單細胞蛋白組技術(shù)如何提升10x空轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)層次先睹為快！2024AACR年會：PCF空間單細胞蛋白組應(yīng)用案例集錦單細胞測序之后再怎么做？這篇文章告訴你答案Immunity(IF=32.4)|空間多組學(xué)聯(lián)合揭示免疫檢查點聯(lián)合療法響應(yīng)機制真實數(shù)據(jù)！一張切片實現(xiàn)101種蛋白的超多重空間單細胞原位成像炎癥性腸病開啟新的研究模式：從單細胞到空間原位分析CancerResearch|三級淋巴結(jié)構(gòu)中的細胞亞型作為癌癥復(fù)發(fā)的預(yù)測標志物血液腫瘤進展｜