【原】胃癌进化模式与肿瘤微环境的关联

文章概述

文章标题：《Spatially Resolved Tumor Ecosystems and Cell States in Gastric Adenocarcinoma Progression and Evolution》

发表日期和杂志：2025年发表在Cancer Discovery上

在线阅读链接：https:///10.1158/2159-8290.cd-24-0605

前情提要：

• 胃腺癌的空间转录组与单细胞RNA测序研究：揭示肿瘤异质性与进化轨迹

在上一期推文单细胞测序揭示胃癌的两种进化轨迹中，一起学习了一下胃癌的两种进化轨迹——分支进化和内部流散进化，那这期就一起来看看分支进化和内部流散进化相关的临床和分子特征

内部流散进化对胃癌预后的临床影响

通过scRNA-seq分析的每个胃癌样本分配到TCGA定义的分子亚型（CIN、GS、MSI和EBV）

• 进化模式与分子亚型的相关性：

• 内部流散进化：内部流散进化样本（N = 8）主要与CIN亚型相关，表明内部流散进化模式的胃癌样本中，CIN亚型占主导地位。

• 分支进化：分支进化样本（N = 21）在不同亚型中分布较为均匀，表明分支进化模式的胃癌样本在不同分子亚型中没有明显的偏好。

• cGAS-STING通路活性：CIN肿瘤细胞的cGAS-STING通路得分高于GS肿瘤细胞,从而进一步支持了内部流散进化模式与CIN亚型的关联。

• Lauren组织学亚型：在内部流散进化和分支进化胃癌之间，Lauren组织学亚型（肠型和弥漫型）没有显著差异，表明进化模式与组织学亚型之间没有明显的相关性。

TCGA胃癌数据的应用

将分支进化和内部流散进化的特征应用于TCGA胃癌数据（n = 332；TCGA-STAD）。

• 生存分析结果显示，具有内部流散进化的胃癌患者的生存结果显著更差

独立队列验证

为了验证这一结果分析了来自亚洲癌症研究组（ACRG）的GSE62254（n = 273）和GASCAD（n = 83）的另外两个独立胃癌队列。在这些队列中，具有内部流散进化的胃癌患者的预后也显著更差

• 多变量Cox回归分析进一步支持这一结果，内部流散进化与不良生存结果显著相关（HR = 1.88；95% CI, 1.31–2.69；P = 6.44 × 10^-4）。

• EBV胃癌队列：对于EBV胃癌，分析两个EBV胃癌队列并未发现两种进化亚型之间的生存关联

• CIN（染色体不稳定性）与预后：尽管内部流散进化在TCGA和GASCAD队列中均与更差的预后显著相关，但CIN（染色体不稳定性）并非如此，表明内部流散进化胃癌的不良临床结果不能完全归因于基于DNA的CIN。

分子机制探索

先前的研究强调了DNA基础的ITH水平升高是胃癌治疗抵抗的另一个主要因素，所以文中分析29个scRNA-seq胃癌样本，从而确认内部流散进化胃癌表现出显著更高的ITH水平

在多变量Cox回归分析中，比较两种肿瘤进化模式和基于DNA的ITH水平（通过突变等位基因肿瘤异质性（MATH）衡量）作为协变量（TCGA胃腺癌队列），内部流散进化仍与不良预后显著相关（P = 4.53 × 10^-2），而ITH MATH水平则不是（P = 0.84）。因此，与CIN类似，内部流散进化胃癌的侵袭性临床行为不能仅归因于基于DNA的ITH水平。

差异基因表达分析

进一步进行了差异基因表达分析，比较分支进化与内部流散进化胃癌的肿瘤细胞群体。结果显示，内部流散进化肿瘤细胞显著上调了与EMT和缺氧通路相关的基因

在内部流散进化胃癌细胞中表达的基因包括胶原蛋白相关基因（COL1A1、COL1A2和COL3A1）、丝氨酸蛋白酶抑制剂（SERPINE1和SERPINE2）以及生长因子结合蛋白（IGFBP6和IGFBP7）。

但是由于这种表达分析利用了单细胞肿瘤上皮细胞的特征，因此排除了这些特征可能由非肿瘤基质群体贡献的可能性。

与分支进化胃癌相比，内部流散进化胃癌在样本中一致地表现出两个主要的获得区域（CHR1q 21-23和CHR12q 13），涉及已知在癌细胞迁移中起作用的基因，如RAB13。

内部流散进化胃癌具有独特的基质微环境

不同进化模式的TME差异

• 细胞类型比例差异：内部流散进化胃癌与更高的内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞比例相关；而 分支进化胃癌与更高的浆细胞比例相关

• scRNA-seq密度图与聚合分析结果一致，并通过GeoMx DSP数据进一步验证

为了在bulk RNA-seq队列中正交验证这些结果，对TCGA胃癌数据集进行了CIBERSORTx细胞类型解卷积，发现在分支进化和内部流散进化胃癌之间存在一致的TME差异

内皮细胞亚型分析

为了更精确地定义与这些肿瘤微环境（TME）差异相关的细胞状态，对内皮细胞和巨噬细胞进行了详细的亚聚类和注释。

• 亚型划分：使用Seurat聚类方法，将内皮细胞分为三个亚型（Endo1-Endo3）

• Endo2亚型特征：其中，Endo2亚型细胞以高表达VWF和ACKR1为特征，在内部流散进化胃癌中比例显著增加。Endo2细胞之前已被证实与加速肿瘤血管生成相关,这可能有助于解释内部流散进化胃癌的侵袭性。

• GeoMx DSP数据验证：通过GeoMx DSP数据验证了这一结果，发现内部流散进化胃癌的肿瘤ROI表现出更高的Endo2特征。此外，在内部流散进化胃癌的基质ROI中也观察到Endo2细胞的富集

巨噬细胞亚型分析

• 亚型划分：通过聚类分析，将肿瘤相关巨噬细胞（TAM）分为六个亚型（TAM1-TAM6），每个亚型由不同的基因表达标记物定义。

• TAM1亚型特征：内部流散进化胃癌中TAM1亚型巨噬细胞的比例更高，其特征是表达SPP1和FN1。

TAM1巨噬细胞已知通过与癌症相关成纤维细胞（CAF）相互作用以及与CD8+耗竭T细胞的交叉对话来促进肿瘤免疫屏障的形成,TAM1巨噬细胞还与肿瘤转移相关。

• GeoMx DSP数据验证：与Endo2细胞类似，研究者也在肿瘤ROI和淋巴样聚集（LA）ROI中观察到TAM1细胞的富集。

通过利用配对的scRNA-seq数据对GeoMx DSP样本进行细胞比例解卷积，进一步支持了这些结果，发现内部流散进化胃癌中TAM1细胞的比例更高（P = 0.04）。

• 独特的基质组成：内部流散进化胃癌表现出独特的基质组成，以促进肿瘤生长和转移的细胞类型为特征，如VWF+ ACKR1+内皮细胞和SPP1+ FN1+ TAM细胞。