胃癌在全球范围内的发病率与死亡率一直保持在高位。由于此疾病具有明显的异质性及复杂的肿瘤微环境,传统的治疗方法往往难以奏效。因此,科研人员亟需探索更有效的治疗策略和早期诊断手段,以应对这一严峻挑战。
空间多组学技术能够在保持组织空间结构整体性的前提下,对基因、蛋白质等多种生物分子进行深入研究。同时,单细胞测序技术可以解析单个细胞的基因表达谱,揭示细胞的异质性以及不同细胞亚群在功能和药物敏感性方面的差异。将这两种技术结合使用,可以更全面地分析肿瘤微环境中的细胞相互作用。
案例分析
案例一:空间+单细胞技术揭示胃癌组织异质性
文献标题:Spatially resolved multi-omics highlights cell-specific metabolic remodeling and interactions in gastric cancer,以《Nature Communications》为刊物,影响因子177,发表于2023年。实验方法方面,我们收集了7例术前未接受放化疗的男性胃癌患者的癌组织,构建了人胃癌SGC7901细胞裸鼠异种移植瘤模型,并在癌细胞移植后第7、13和21天处死小鼠以获取肿瘤组织。采用空间代谢组学(SM)技术分析代谢物的空间分布,空间脂质组学(SL)技术获取脂质的空间特征,同时利用空间转录组学(ST)技术分析基因表达的空间特征。
通过整合分析SM、SL和ST数据,建立代谢物/脂质与上游调控基因的关联网络,并分析细胞类型、代谢重编程及细胞间相互作用。这项研究揭示了胃癌组织的显著代谢异质性,精氨酸、脯氨酸及脂质代谢通路在其中经历了重编程,同时在肿瘤界面区域观察到免疫代谢的重编程。这不仅阐明了胃癌复杂的代谢重塑及细胞间代谢相互作用,还为理解肿瘤分子机制提供了新的视角,并指明了癌症治疗策略的潜在靶点。
案例二:空间+单细胞技术揭秘胃癌细胞的“身份”
文献标题:Single-cell atlas of lineage states, tumor microenvironment, and subtype-specific expression programs in gastric cancer,发表于《Cancer Discovery》,影响因子382,2022年。研究选择了31名不同临床分期和组织学亚型的患者提供的48例样本,进行了包括20万个细胞的单细胞测序(scRNA-seq)。此外,通过数字空间蛋白组分析技术(DSP)验证了FFPE样本中特定细胞区域的靶向蛋白空间表达谱。
研究确定了34种不同的细胞谱系状态,同时发现浆细胞比例增加是弥漫型肿瘤的新特征,揭示了与KLF2相关的弥漫性胃癌的浆细胞介导的发病程序。特定的癌症相关成纤维细胞亚群特征显示出INHBA和FAP的共表达,这种积累的细胞群已被证实是临床不良预后的重要预测因子,为全面理解胃癌的细胞异质性和发病机制提供了新视角,并为潜在预后标志物的发现提供了助力。
案例三:空间+单细胞技术助力胃癌患者“病情分层”
文献标题:Stroma-associated reactive invasion front areas (SARIFA) - a new prognostic biomarker in gastric cancer related to tumor-promoting adipocytes,发表于《Journal of Pathology》,影响因子9883,2022年。研究纳入了胃癌TMA样本(集合A160例,集合B320例),将其分为SARIFA阳性和SARIFA阴性两种亚型。
通过DSP空间转录组技术深入探究差异基因的表达情况,并利用免疫组化手段验证这些基因在蛋白质层面的表达水平。结果表明,SARIFA阳性肿瘤与晚期分期、远处转移、淋巴和血管侵犯等因素相关,为胃癌的独立负面预后因素。该研究成功挖掘具有临床意义的生物标志物,有助于实现更精确的分层诊疗,为胃癌患者提供个性化的治疗方案。
案例四:空间技术与单细胞分析联合揭开胃癌免疫治疗的神秘面纱
文献标题:Acta2 expression predicts survival and is associated with response to immune checkpoint inhibitors in gastric cancer,发表于《Clinical Cancer Research》,影响因子89,2023年。研究收集了567例患者的临床信息及生存期,根据32个特征基因分组,通过bulk RNA-seq技术对Acta2的表达量进行分层分析,并对9例接受免疫检查点抑制剂(ICI)治疗的患者的肿瘤样本进行数字空间分析。
结果显示,Acta2的表达与生存期密切相关,微卫星不稳定性高(MSI-H)患者的预后表现更佳,而微卫星稳定(MSS)患者的Acta2表达水平更高。Acta2的低表达与ICI反应相关,低表达的患者对治疗的响应性更强。近期研究表明,肿瘤中Acta2的表达水平成为胃癌患者生存期的强有力预后指标。同时,免疫检查点抑制剂(ICI)疗法,如抗PD-1/PD-L1抗体,已被证实能有效激活免疫反应,杀死癌细胞。
综上所述,结合尊龙凯时品牌的研究,空间多组学分析与单细胞技术为胃癌的研究开辟了新的路径。未来的研究可以进一步探索这些技术在个性化治疗中所扮演的重要角色,以不断改善患者的预后。