空间多组学DSP在肿瘤研究中的应用实例
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Spatial transcriptomics analysis of esophageal squamous precancerous lesions and their progression to esophageal cancer.

     

1. 研究样本详情

本研究纳入了 8 例处于 pT1 期的结直肠癌(CRC)患者样本。这些样本细致地划分出了多个不同的组织区域,分别为正常组织(Normal,缩写为 N)、过渡区域(Transition)、低级别发育异常区域(Low - grade dysplasia,简记为 L)、高级别发育异常区域(High - grade dysplasia,简称为 H)以及癌组织(Tumor,标记为 T)。对不同区域的样本展开研究,有助于深入剖析结直肠癌发生发展过程中各阶段的特征。

2. 检测方法概述

为全面探究样本特性,本研究采用了多种检测手段,包括  DSP 空间转录组技术、免疫组化、成像质谱流式,同时还借助了公共单细胞数据库进行辅助分析。这些方法相互结合,能从不同层面和角度对样本进行深入研究。

3. DSP 形态学标记情况

在DSP 检测中,对不同细胞类型进行了明确的形态学标记。其中,上皮细胞使用 PanCK 进行标记;基质细胞则采用 Vimentin 作为标记物;造血细胞以 CD45 进行标记;细胞核使用 SYTO 13 进行标记。这些标记为后续的细胞类型识别和分析提供了基础。

4. ROI 圈选策略

本研究在分析过程中,针对特定细胞区域进行了感兴趣区域(ROI)的圈选。具体而言,选取了上皮细胞(PanCK⁺)区域以及基质细胞(Vimentin⁺)区域作为重点研究对象,以便更精准地分析这些区域内的细胞特征和分子表达情况。

   

5. 研究发现

通过对比 pT1 期结直肠癌(CRC)样本中不同组织空间区域的基因表达谱,研究团队在上皮细胞与基质细胞中识别出具有区域特异性的差异表达基因。在 CRC 恶性转化早期阶段,上皮细胞中存在特异性上调基因,基质细胞中则存在特异性下调基因,这些基因被推测为早期 CRC 进展的潜在理想生物标志物。后续通过免疫组织化学(IHC)实验验证,这些基因的表达变化与蛋白质丰度变化具有一致性。
转录组通路分析显示,CRC 发生过程中伴随显著的转录组重构,且与恶性肿瘤相关的生物学过程呈现组织区域特异性富集 —— 部分通路仅在上皮细胞或基质细胞中显著激活。进一步研究发现,在 CRC 发展进程中,巨噬细胞发生表型转换:从促炎症的HLA-DR+ CD204-巨噬细胞亚群转变到HLA-DR-CD204+免疫抑制亚群,同时伴随 CD47/SIRPα 信号轴的上调表达。

6. 研究总结

本研究借助 DSP 空间转录组技术,系统解析了 CRC 恶性转化过程中的转录组动态与免疫微环境重塑机制。研究不仅阐明了 CRC 发病及进展的关键生物学过程,筛选出与疾病进展相关的特异性生物标志物,还发现 CD47-SIRPα 信号轴作为潜在治疗靶点,为临床免疫治疗策略的开发提供了新方向。
   
   
   

Transcriptomic and immunophenotypic profiling reveals molecular and immunological hallmarks of colorectal cancer tumourigenesis

   

1. 研究样本介绍

本研究选取了四类不同阶段的组织样本,分别为正常上皮(Normal Epithelium,缩写为 NE,样本数量 n = 6)、低级别上皮内瘤变(Low - grade Intraepithelial Neoplasia,简记为 LGIN,n = 6)、高级别上皮内瘤变(High - grade Intraepithelial Neoplasia,简称为 HGIN,n = 6)以及癌组织(Esophageal Squamous Cell Carcinoma,即食管鳞状细胞癌,缩写为 ESCC,n = 7)。通过对这些处于不同病理阶段的样本进行研究,能够深入探究疾病从正常组织逐渐发展为癌组织的分子变化过程。

2. 检测方法说明

为全面且深入地剖析样本的生物学特性,本研究综合运用了多种检测方法。具体包括 DSP 空间转录组技术,该技术可在空间维度上分析基因表达情况;免疫组化,用于检测组织中特定蛋白质的表达和定位;定量 RT - PCR,能够精确测定目标基因的 mRNA 表达水平;同时借助公共单细胞数据库进行数据对比和分析;此外还开展了细胞系实验,以进一步验证相关发现。这些方法相互补充,为研究提供了多维度、多层次的数据支持。

3.  DSP 形态学标记情况

在 DSP 检测过程中,针对不同细胞类型进行了特定的形态学标记。其中,上皮细胞采用 PanCK 进行标记,以便准确识别和定位上皮细胞;淋巴细胞使用 CD45 作为标记物,有助于区分淋巴细胞群体;细胞核则使用 SYTO 13 进行标记,为细胞识别和分析提供基础。这些标记为后续的细胞类型分析和基因表达研究奠定了基础。

   

4. 研究发现

运用DSP 空间转录组技术研究发现,食管鳞状细胞癌(ESCC)组织中 TAGLN2 基因表达显著上调,而 CRNN 基因表达水平随 ESCC 进展呈下降趋势。通路富集分析显示,细胞周期通路与 p53 信号通路的富集程度随 ESCC 进展逐渐增强,同时 EGFR、FGFR、WNT、TGF-β 和 MAPK 等癌症相关异常信号转导通路在 ESCC 进展阶段被显著激活。免疫细胞浸润分析表明,成纤维细胞和巨噬细胞的浸润数量随 ESCC 进展呈增加趋势。细胞功能实验及小鼠模型研究证实,TAGLN2 可促进 ESCC 进展,而 CRNN 通过调控细胞增殖发挥抑制 ESCC 发展的作用。

5. 研究总结

本研究借助DSP 空间转录组技术,系统揭示了 ESCC 发展进程中的关键分子事件与病理机制,为 ESCC 的早期预防和干预提供了重要理论依据。研究明确 TAGLN2 和 CRNN 可作为食管鳞状癌前病变进展为 ESCC 的潜在风险生物标志物,为 ESCC 的预警监测与靶向治疗开发提供了新方向。
 
 
 

Nongenetic Evolution Drives Lung Adenocarcinoma Spatial Heterogeneity and Progression.

 

1. 研究样本概况

本研究聚焦于早期肺腺癌领域,共纳入 10 例早期肺腺癌患者样本。这些样本依据病理形态学特征,被细分为不同亚型,具体涵盖侵袭性较低的贴壁型(lepidic,样本量 n = 8)、乳头型(papillary,n = 47)、腺泡型(acinar,n = 86)以及侵袭性较强的实性肿瘤(solid,n = 65)。对不同亚型样本展开研究,有助于深入剖析早期肺腺癌不同病理类型在分子层面的差异,为疾病的精准诊断和治疗提供依据。

2. 检测方法说明

为全面揭示早期肺腺癌的生物学特性,本研究综合运用了多种先进的检测技术。其中包括 DSP 空间蛋白组技术,该技术能够在空间维度上精准分析蛋白质的表达情况;全外显子组测序(WES),用于检测基因组中的突变信息;RNA - seq,可对转录组进行高通量测序,分析基因表达谱;DNA 甲基化检测,用于探究基因的表观遗传调控机制;免疫荧光技术,则有助于直观地观察细胞内特定分子的分布和表达。这些检测方法相互配合,从不同层面和角度为研究提供了丰富的数据。

3. DSP 形态学标记情况

在 DSP 检测过程中,针对不同细胞类型进行了明确的形态学标记。上皮细胞采用 PanCK 进行标记,以便准确识别和定位上皮细胞;T 细胞使用 CD3 作为标记物,有助于区分 T 细胞群体;淋巴细胞则以 CD45 进行标记,进一步明确淋巴细胞的分布;细胞核使用 SYTO 13 进行标记,为细胞识别和分析提供基础。这些标记为后续的细胞类型分析和分子表达研究提供了重要参考。

4. ROI 圈选策略

本研究在分析过程中,针对特定细胞区域进行了感兴趣区域(ROI)的圈选。具体选取了上皮细胞(PanCK⁺)区域以及基质细胞(此处推测原表述“基质细胞(CD45⁺)区”有误,CD45 通常标记淋巴细胞,若为基质细胞标记需用其他如 Vimentin 等,这里按合理推测修改为基质细胞相关标记区域,但基于原文保留原表述并说明可能问题)区域作为重点研究对象。不过,CD45 一般作为淋巴细胞的标记物,若要圈选基质细胞区域,可能需要采用其他合适的标记物,如 Vimentin 等。但按照原文信息,本研究圈选上皮细胞(PanCK⁺)区及基质细胞(CD45⁺)区,以便更精准地分析这些区域内的细胞特征和分子表达情况。

 

5. 研究发现

通过分析 TCGA 数据发现,实性肿瘤的肿瘤突变负荷(TMB)显著更高,且新生抗原量与 TMB 呈比例增加。然而,在 EAS 数据集及更多临床数据中,仅观察到 TMB 与 TP53 突变存在关联性,与 PIK3CA 等其他候选突变位点无显著关联,提示肺腺癌(LUAD)的组织学模式与遗传特征关联有限。进一步研究表明,肺腺癌从鳞状模式向实体状模式转变的过程由表观遗传和转录重编程驱动,且与肿瘤免疫浸润密切相关。
基因表达和甲基化分析显示,不同组织类型进展阶段的差异基因功能呈现规律性转变,从细胞分化、发育和形态发生相关功能,逐渐向细胞增殖和免疫浸润细胞分化功能富集。通过对 3 例肺腺癌样本的单细胞 RNA 测序,结合鳞状与实体状组织的差异基因分析,研究者构建了用于区分鳞状和实体状癌细胞的 L2S 评分模型。利用 DSP 技术对 5 例患者组织切片分析发现,实体肿瘤中心区域的免疫浸润水平显著低于外围区域:外围肿瘤细胞的增殖标记物 Ki67 表达更高,而核心区浸润的免疫细胞中,免疫抑制性调节性 T 细胞(Tregs)的标记物显著富集。尽管所有实体瘤均表现出免疫排斥特征,但其残留免疫浸润仍与免疫抑制微环境(尤其是效应性 Tregs 的存在)密切相关。

6. 研究总结

本研究证实,肺腺癌从惰性模式向侵袭性模式的转变由表观遗传和转录重编程驱动,而非基因变异主导。研究不仅建立了预测患者预后的独立分子指标,还绘制了肺腺癌肿瘤内空间异质性的详细分子图谱,揭示了不依赖遗传变异的癌症演进新路径。
   

 

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