文献集锦 | 非因空间多组学技术在胰腺癌肿瘤微环境中的研究策略

news2024/11/15 14:04:13

胰腺导管腺癌(PDAC)仍然是一种难治性疾病，5年总生存率（OS）仅不到9%，且诊断时多为晚期，治疗手段有限，除了传统的手术切除、放化疗之外，目前越来越多采用新辅助治疗的方法。利用空间组学分析平台深入剖析组织肿瘤微环境，对深入理解PDAC发生和进展的生物学机制、开发用于早期诊断的临床相关生物标志物具有重要的参考依据；同时结合获得的空间多组学信息和临床分层，可以更好地解读治疗策略的相关机制，帮助推进PDAC的精准肿瘤学。下面分享两篇利用DSP空间多组学分析技术联合其他技术平台助力胰腺癌肿瘤微环境研究的文章，希望对相关领域研究者有所参考。

案例集锦

案例1：构建胰腺癌高分辨率的空间分子图谱

2022年8月发表在《Nature Genetics》题为“Single-nucleus and spatial transcriptome profiling of pancreatic cancer identifies multicellular dynamics associated with neoadjuvant treatment"的文章，该文章中研究团队利用单核RNA测序（snRNA-Seq）和DSP WTA空间全转录组分析技术针对43例接受新辅助治疗和未接受治疗的原发性胰腺导管腺癌肿瘤样本构建了一个高分辨率的分子全景，详细揭示了PDAC的细胞亚型和空间细胞社群。该项目采用了一种完善的分子和细胞分类方法，可为临床分层提供一个更全面的框架，并为靶向特定细胞表型或多细胞互作的治疗方案的选择提供一个路线图。

研究思路：

图1 将肿瘤区域和CAF区域映射回组织空间区域，揭示了表达程序与肿瘤内和肿瘤间异质性的联系。

左图：H&E染色的FFPE切片（5μm）和来自同一肿瘤FFPE连续切片的DSP WTA图像。右图显示了圈选的ROI。

研究人员利用DSP WTA空间全转录组技术获得切片上每个感兴趣区域（ROI）的空间转录组图谱。随后将空间全转录组数据与snRNA-Seq细胞类型特征进行反卷积分析，将每个肿瘤和CAF程序的表达映射到ROI上；研究人员将ROI中的表达特征进行精细分析，最终确定了三个多细胞社群；另外还探究了空间水平所定义的受体-配体在CRT或未经治疗的样本中不同ROI间的共同表达。

图2 左：恶性程序、CAF程序和免疫细胞组成的空间分析揭示了三种不同的多细胞群落和治疗相关的受体-配体相互作用;

右：ROIs中共表达的空间定义的受体-配体对

研究结论：

基于snRNA-seq和DSP空间组学技术的分析结果发现了组织中空间离散的多细胞社群，并解析了这些表达特征与临床治疗相关的预后。这些发现对于未来增强胰腺癌的精细研究和精准治疗奠定了重要基础。

案例2：构建胰腺癌免疫微环境空间分子图谱

2020年5月发表在《JCI insight》上题为“Immunologic alterations in the pancreatic cancer microenvironment of patients treated with neoadjuvant chemotherapy and radiotherapy"的文章，该文章中研究者提出FOLFIRINOX治疗方案联合化疗将重塑PDAC免疫微环境。现有辅助治疗下的免疫微环境深入研究和机理尚不明确，如何找寻基于微环境的信号通路和靶向机制将为新的治疗组合提供证据。研究团队利用单核DSP WTA空间全转录组分析技术和nCounter数字化多重基因表达谱分析技术针对24例不同治疗方式下的胰腺导管腺癌肿瘤样本，构建了一个高分辨率的免疫微环境空间分子图谱，研究结果提供了对常规疗法如何调节PDAC肿瘤微环境的肿瘤、免疫和基质成分的见解。

研究方法：

🔹 选取 24 例病例，分 4 个组，每组 6 例病人FFPE样本，分组如下：仅手术；FOLFIRINOX新辅助+手术；SBRT新辅+ FOLFIRINOX新辅助+手术；FOLFIRINOX新辅助+新辅助放疗+手术

🔹 利用nCounter数字化多重基因表达谱分析技术，对PanCan-immune profiling 770基因的panel进行检测分析；

🔹 利用DSP空间蛋白组分析技术，对18例病人样本的肿瘤细胞区域(PanCK)、免疫细胞区域(CD45)、基质细胞区域（α-SMA）当中的27个免疫微环境相关蛋白进行空间表达分析。

研究思路：

图3. PDAC肿瘤中富含肿瘤、富含免疫细胞和富含基质的区域的选择

通过 nCounter 多重基因表达分析技术对四个不同治疗组进行免疫表达谱差异分析，发现不同的治疗方案之间的差异和相关性，进一步联合差异分析后发现部分相关基因在FOLFIRINOX结合放疗组内的上调，同时伴随CD8和免疫检查点的上调。通过 DSP 空间蛋白组分析技术对感兴趣区域(ROI)进行分析后发现：新辅助（F+SBRT）呈现部分基因的表达上调和下调。通过进一步对肿瘤细胞富集区域、免疫细胞富集区域、基质区域内蛋白表达水平变化的分析，发现免疫相关蛋白表达水平均有不同程度的变化。