文獻(xiàn)解讀：利用DSP空間多組學(xué)技術(shù)開展腫瘤研究

空間組學(xué)研究提供了在組織結(jié)構(gòu)的空間基因信息，通過(guò)結(jié)合單細(xì)胞數(shù)據(jù)，能夠描述細(xì)胞類型在腫瘤組織中空間分布的差異、細(xì)胞間的相互作用以及免疫細(xì)胞的不同分布對(duì)預(yù)后效果的影響等，為腫瘤的治療及預(yù)后提供新的思路。GeoMx® DSP 空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)和空間蛋白技術(shù)能夠同時(shí)提供轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的表達(dá)譜，廣泛應(yīng)用于腫瘤異質(zhì)性、腫瘤的發(fā)生與發(fā)展、腫瘤免疫微環(huán)境等研究方向。

01 腫瘤空間異質(zhì)性，篩選腫瘤標(biāo)志物

腫瘤組織內(nèi)的細(xì)胞具有極大的異質(zhì)性，同一腫瘤常常包含不同的克隆亞型，成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞等所構(gòu)成的腫瘤微環(huán)境，在同一腫瘤的不同部位也可表現(xiàn)出差異，腫瘤異質(zhì)性的存在一定程度上增加了治療難度。通過(guò)聯(lián)合空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)以及空間蛋白技術(shù)，識(shí)別腫瘤組織內(nèi)部各細(xì)胞亞群分布以及空間標(biāo)志物分子，對(duì)篩選腫瘤標(biāo)志物以及改善患者的診療有更大的幫助。

發(fā)表時(shí)間：2023.02

期刊名稱：Journal for ImmunoTherapy of Cancer

影響因子：17

本研究回顧性納入18例接受雙特異性抗體（bsAb）治療的NSCLC晚期患者（aNSCLC），采用GeoMx® DSP protein和CTA檢測(cè)方案，結(jié)合特定細(xì)胞類型的圈選策略（Segmentation），分別獲得了腫瘤區(qū)域和基質(zhì)區(qū)域蛋白組和轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜，在空間水平解析了瘤內(nèi)異質(zhì)性。通過(guò)比較分析不同療效組，不同組織區(qū)域蛋白和RNA差異表達(dá)特征，篩選并構(gòu)建了基于空間分子表達(dá)的Signature，用來(lái)預(yù)測(cè)免疫療法療效的生物標(biāo)志物。通過(guò)比較基質(zhì)區(qū)域和腫瘤區(qū)域中預(yù)測(cè)臨床療效的空間標(biāo)志物分子評(píng)分，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)區(qū)域的分子特征對(duì)治療反應(yīng)顯示出更大的預(yù)測(cè)能力。

研究思路

02 腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移機(jī)制

正常組織與腫瘤組織間以及不同階段腫瘤組織間細(xì)胞構(gòu)成以及分子機(jī)制具有明顯差異，導(dǎo)致所構(gòu)成的腫瘤微環(huán)境出現(xiàn)明顯異質(zhì)性。通過(guò)空間多組學(xué)技術(shù)識(shí)別腫瘤與正常組織以及不同階段腫瘤組織內(nèi)部各細(xì)胞亞群比例、差異表達(dá)譜以及分子作用機(jī)制，對(duì)研究腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制以及篩選預(yù)測(cè)腫瘤風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)志物具有重要意義。

發(fā)表時(shí)間：2023.07

期刊名稱：nature communications

影響因子：17

食管鱗狀細(xì)胞癌（ESCC）一般由食管鱗狀癌前病變（ESPL；包括低級(jí)別（LGIN）和高級(jí)別（HGIN）的上皮內(nèi)瘤變）逐步發(fā)展而成。目前需要建立一個(gè)在ESPL階段預(yù)測(cè)ESCC風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)。本研究通過(guò)DSP分別在正常上皮（NE）、LGIN、HGIN以及ESCC組織圈選ROI，進(jìn)行空間全轉(zhuǎn)錄組圖譜分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在疾病進(jìn)展過(guò)程中，TAGLN2以及CRNN表達(dá)水平的改變與癌癥進(jìn)程密切相關(guān)，其機(jī)制與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖有關(guān)。TAGLN2和CRNN可作為預(yù)測(cè)ESPL發(fā)生ESCC風(fēng)險(xiǎn)的候選指標(biāo)。

研究思路

03 腫瘤免疫微環(huán)境

腫瘤免疫微環(huán)境（TIME）由腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和血管組成。在TIME中，各種類型的細(xì)胞之間通過(guò)分泌分子、蛋白質(zhì)和囊泡等通訊信號(hào)發(fā)生動(dòng)態(tài)和雙向的相互作用。單細(xì)胞技術(shù)能夠揭示腫瘤免疫微環(huán)境的異質(zhì)性，但丟失了有關(guān)腫瘤免疫微環(huán)境的空間信息，例如細(xì)胞位置和細(xì)胞間的相互作用。通過(guò)結(jié)合空間組學(xué)技術(shù)可以更深入地探究腫瘤免疫微環(huán)境。

發(fā)表時(shí)間：2022.05

期刊名稱：Cancer Discovery

影響因子：38.272

本研究通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序，對(duì)來(lái)自31名胃癌患者樣本（跨越臨床分期和組織學(xué)亞型）進(jìn)行分析，鑒定了34種不同的細(xì)胞譜系狀態(tài)，生成了全面的胃癌單細(xì)胞圖譜。其中彌漫型腫瘤中漿細(xì)胞比例的增加，階段性地增加了癌癥相關(guān)的成纖維細(xì)胞亞群，其標(biāo)志是INHBA和FAP的高表達(dá)。通過(guò)DSP空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)、bulk RNA測(cè)序隊(duì)列中的正交驗(yàn)證以及體外和體內(nèi)模型的功能實(shí)驗(yàn)，對(duì)單細(xì)胞結(jié)果進(jìn)行了補(bǔ)充和驗(yàn)證�？傊�，本研究結(jié)果提供了一個(gè)跨不同胃癌亞型的患者內(nèi)和患者間譜系狀態(tài)的高分辨率分子資源，為揭示胃腫瘤生態(tài)中細(xì)胞狀態(tài)失調(diào)的潛在機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

研究思路

參考文獻(xiàn)：

（1）Song X, Xiong A, Wu F, et al. Spatial multi-omics revealed the impact of tumor ecosystem heterogeneity on immunotherapy efficacy in patients with advanced non-small cell lung cancer treated with bispecific antibody. J Immunother Cancer. 2023;11(2):e006234. doi:10.1136/jitc-2022-006234

（2）Liu X, Zhao S, Wang K, et al. Spatial transcriptomics analysis of esophageal squamous precancerous lesions and their progression to esophageal cancer. Nat Commun. 2023;14(1):4779. Published 2023 Aug 8. doi:10.1038/s41467-023-40343-5

（3）Kumar V, Ramnarayanan K, Sundar R, et al. Single-Cell Atlas of Lineage States, Tumor Microenvironment, and Subtype-Specific Expression Programs in Gastric Cancer. Cancer Discov. 2022;12(3):670-691. doi:10.1158/2159-8290.CD-21-0683