作者，追風(fēng)少年i

hello，又是新的一周，2022的下半年，疫情雖然沒有完全過去，但是基本已經(jīng)控制住，對(duì)于我們而言，艱難的2022是必須熬過去的砍，沒有撤退可言，希望我們無論遇到什么，都能優(yōu)雅的說一聲，咖啡里的糖放多了~~~~??

今天我們繼續(xù)空間轉(zhuǎn)錄組的分析內(nèi)容，關(guān)于空間邊界效應(yīng)轉(zhuǎn)換的內(nèi)容。其實(shí)在文章Comprehensive Analysis of Spatial Architecture in Primary Liver Cancer中已經(jīng)深刻揭示了空間交界處的關(guān)鍵作用，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上要進(jìn)行延伸。

腫瘤微環(huán)境 (TME) 由細(xì)胞表型、亞型和空間結(jié)構(gòu)的異質(zhì)混合物組成。 TME 的組成影響疾病進(jìn)展和治療反應(yīng)。 例如，腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的組成是對(duì)免疫治療 (IO) 反應(yīng)的決定因素。 最近的研究表明，決定 IO 響應(yīng)的不是細(xì)胞組成，而是微環(huán)境的空間組織。

簡(jiǎn)單回顧一下這篇文章

大規(guī)模的癌癥基因組計(jì)劃揭示了廣泛存在的腫瘤間和瘤內(nèi)異質(zhì)性。單細(xì)胞組學(xué)研究，特別是單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）技術(shù)，極大地提高了我們對(duì)腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性的認(rèn)識(shí)，并為研究腫瘤亞型、腫瘤的發(fā)生和演變、耐藥性和治療靶點(diǎn)提供了新見解。但scRNA-seq技術(shù)仍有其局限性，其中最關(guān)鍵的是丟失細(xì)胞的空間和形態(tài)信息，難以對(duì)腫瘤的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

基于原位雜交（ISH）的方法，例如Merfish熒光原位雜交方法和序列熒光原位雜交（SeqFISH），雖然可以獲得空間信息，但只能同時(shí)檢測(cè)到幾個(gè)已知的靶基因。近期廣受歡迎的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)（ST）可以克服上述局限性。空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)通過將組織學(xué)冷凍切片定位在具有獨(dú)特位置條形碼的陣列逆轉(zhuǎn)錄引物上，獲得具有完整二維位置信息的高質(zhì)量全基因組轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。目前的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)分辨率相對(duì)較低（直徑約為1007個(gè)點(diǎn)，直徑約為100μm，間距為200μm），由于缺乏從鄰近正常組織到腫瘤內(nèi)部的漸進(jìn)性比較，其空間結(jié)構(gòu)和異質(zhì)性腫瘤微環(huán)境（TME）尚沒有得到充分了解。

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近日，海軍軍醫(yī)大學(xué)國家肝癌科學(xué)中心 王紅陽院士、 陳磊研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué) 古槿教授團(tuán)隊(duì)利用10X Genomics高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)進(jìn)行了原發(fā)性肝癌邊界區(qū)和腫瘤內(nèi)空間異質(zhì)性研究，成功繪制了 原發(fā)性肝癌高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，包含來自7例患者的21個(gè)組織樣本中的84,823個(gè)空間測(cè)序位點(diǎn)，并確定了TME特征。同時(shí)研究團(tuán)隊(duì)提出了一種TLS-50標(biāo)記，用于在空間上精確定位三級(jí)淋巴樣結(jié)構(gòu)（tls），并揭示了tls的獨(dú)特組成是由它們與腫瘤細(xì)胞的距離決定的。上述研究發(fā)現(xiàn)為肝癌復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)提供了新的見解，并有潛力改善個(gè)體化的癌癥預(yù)防和藥物發(fā)現(xiàn)。

研究結(jié)果

原發(fā)性肝癌是死亡率第二高的腫瘤，其中肝細(xì)胞癌（HCC）和肝內(nèi)膽管癌（ICC）是兩種主要的組織學(xué)亞型。由于原發(fā)性肝癌腫瘤內(nèi)具有高度的異質(zhì)性，到目前為止，針對(duì)原發(fā)性肝癌的有效非手術(shù)治療策略很少，也缺乏有效的治療干預(yù)的特定藥物靶點(diǎn)。肝癌的腫瘤異質(zhì)性及其臨床意義已被多方研究探討，近期研究表明CD4/CD8/PD1三陽性T細(xì)胞在腫瘤前緣區(qū)域的富集明顯預(yù)示著更好的預(yù)后，強(qiáng)調(diào)了全面、準(zhǔn)確地評(píng)估腫瘤細(xì)胞群落的空間異質(zhì)性是必不可少的。

1.利用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)探索原發(fā)性肝癌

研究團(tuán)隊(duì) 以55μm分辨率對(duì)原發(fā)性肝癌基因組全轉(zhuǎn)錄組異質(zhì)性進(jìn)行了綜合分析。（圖1）研究人員收集了7例肝癌患者的21份樣本，包括肝細(xì)胞癌（5例）、合并肝細(xì)胞癌（1例）、肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌（1例）的癌旁、癌-癌旁邊界、癌癥原發(fā)灶、門靜脈癌栓樣本， 利用10X Genomics的Visium平臺(tái)進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，最終得到了84823個(gè)有效空間測(cè)序位點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了原發(fā)性肝癌的高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，并結(jié)合配對(duì)組織樣本的全外顯子測(cè)序（WES）結(jié)果進(jìn)行分析。

圖1.原發(fā)性肝癌采樣工作流程、ST、WES處理和數(shù)據(jù)分析

聚類分析發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性肝癌的組織內(nèi)部細(xì)胞亞群具有區(qū)域分布和交錯(cuò)分布兩種模式。也就是說，腫瘤clusters的空間分布呈現(xiàn)出兩種不同的格局：一種是塊狀，細(xì)胞簇間有清晰的邊界（HCC-1T、HCC-3T和HCC-4T），另一種是不連續(xù)和混合的、相互交織的（例如HCC-2T和CHC-1T）（圖2A）。此外，HCC-3L中的細(xì)胞簇是一種獨(dú)特的簇，無論是在HCC-3N中還是在HCC-3T中都沒有出現(xiàn)。分層聚類分析結(jié)果顯示，來自相同類型區(qū)域的細(xì)胞簇總體上更相似。（圖2B）與基質(zhì)區(qū)相關(guān)的細(xì)胞簇形成了成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞甚至免疫細(xì)胞的變異模式。（圖2C）

圖2.原發(fā)性肝癌空間異質(zhì)性的不同模式

2.腫瘤邊緣區(qū)域微環(huán)境特征

研究人員結(jié)合“spatial continuity degree”與另一種測(cè)量腫瘤區(qū)域整體轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性的指標(biāo)“轉(zhuǎn)錄組多樣性度”，從非腫瘤到邊界區(qū)域到腫瘤區(qū)域的空間腫瘤微環(huán)境特征的逐步比較顯示，腫瘤包膜可能影響腫瘤內(nèi)空間簇的連續(xù)性、轉(zhuǎn)錄組多樣性和免疫細(xì)胞浸潤。

分析發(fā)現(xiàn)， HCC-1、HCC-3和HCC-4患者L和T區(qū)的腫瘤區(qū)具有較高的空間連續(xù)性和較低的轉(zhuǎn)錄組多樣性。（圖3A） 原發(fā)性肝癌邊界區(qū)域腫瘤纖維包膜的完整性與腫瘤細(xì)胞的空間異質(zhì)性及其周圍基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞的分布密切相關(guān)。主要由成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞組成的完整纖維包膜可以作為阻止免疫細(xì)胞浸潤的屏障。（圖3B）當(dāng)邊界區(qū)域存在腫瘤包膜時(shí)，包膜外側(cè)的正常肝組織中免疫細(xì)胞分布較內(nèi)側(cè)腫瘤組織中更多；當(dāng)無腫瘤包膜時(shí)，腫瘤邊界區(qū)域免疫細(xì)胞浸潤程度整體增強(qiáng)、耗竭性T細(xì)胞增多，并且腫瘤邊界線兩側(cè)的免疫細(xì)胞分布更加紊亂。（圖3C-F）

圖3.腫瘤邊緣區(qū)域的微環(huán)境特征

3.原發(fā)性肝癌瘤內(nèi)異質(zhì)性

研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了原發(fā)性肝癌瘤內(nèi)異質(zhì)性研究，發(fā)現(xiàn) 瘤內(nèi)空間異質(zhì)性廣泛存在。（圖4）腫瘤內(nèi)部不同細(xì)胞亞群具有不同優(yōu)勢(shì)基因表達(dá)、細(xì)胞功能、預(yù)后以及克隆來源， 且腫瘤內(nèi)部細(xì)胞亞群并不獨(dú)立，在彼此接觸的范圍（100μm寬交界區(qū)）會(huì)發(fā)生廣泛的配體-受體相互作用，不同細(xì)胞簇間的相互作用可能有助于研究腫瘤生態(tài)系統(tǒng)和進(jìn)化。同時(shí)，研究人員在空間上分析了不同腫瘤細(xì)胞簇可能的基因組驅(qū)動(dòng)因素，并從空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和WES數(shù)據(jù)中推斷出匹配的大量組織的拷貝數(shù)變異（CNV）?；诳臻g轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)推斷出的CNV大部分與批量檢測(cè)數(shù)據(jù)一致，表明從空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中推斷的CNV是可靠的。此外， 空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)可在不同的腫瘤細(xì)胞簇間揭示更微妙的CNV異質(zhì)性。（圖4F）

圖4.原發(fā)性肝癌瘤內(nèi)異質(zhì)性

此外，研究發(fā)現(xiàn)PROM1+和CD47+的CSC的富集與HCC的腫瘤侵襲和遷移呈正相關(guān)。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)新的用于空間上精確定位三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)（TLS）的基因標(biāo)記簇TLS-50， 發(fā)現(xiàn)TLS的部分特征基因的表達(dá)受與腫瘤組織之間距離影響，且TLS內(nèi)部的部分特征基因表達(dá)從中心到外周也呈梯度變化。

研究團(tuán)隊(duì)以一例直徑約為1cm的肝癌病例樣本進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)錄組分析， 發(fā)現(xiàn)HCC的早期階段已經(jīng)出現(xiàn)了空間異質(zhì)性。即使在直徑為1厘米的微小腫瘤結(jié)節(jié)中，腫瘤細(xì)胞亞群的分布和生物學(xué)特征也不對(duì)稱和均勻。

結(jié)語

異質(zhì)性是肝癌預(yù)防、診斷和治療的主要挑戰(zhàn)。該研究構(gòu)建了首個(gè)基于原發(fā)性肝癌三個(gè)主要亞型的高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，并確定了TME特征，包括基質(zhì)和免疫細(xì)胞分布、腫瘤細(xì)胞簇相互作用、癌癥干細(xì)胞生態(tài)位多樣性和三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)（TLS）組成。這是第一個(gè)分析全基因組TME特征的研究，從正常組織到腫瘤邊緣到腫瘤區(qū)域，為研究不同細(xì)胞亞群的整體和局部變化趨勢(shì)提供了機(jī)會(huì)。這些發(fā)現(xiàn)該研究為原發(fā)性肝癌的多種腫瘤生態(tài)系統(tǒng)提供了深入見解，并為尋找新的藥物靶點(diǎn)和制定新的治療策略提供了潛在資源。

我們來分析其中的一個(gè)重點(diǎn)

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很明顯，有一個(gè)界面，這個(gè)界面非常重要，形成了正常和腫瘤區(qū)域的一道屏障，文章中仔細(xì)分析了界面的通路開關(guān)作用，顯示出獨(dú)立于組織的腫瘤微環(huán)境。

其實(shí)整體而言，由淺入深的空間分析如下圖：

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我們無論是在HE染色切片上還是數(shù)據(jù)分析上，明顯可以分析到空間的inferface，如下如的例子：

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有時(shí)候的界面不是很明顯，但是經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可以分析到組織的交匯處，上圖是個(gè)典型的例子。

再來看下面的示例，也可以很明顯的看出來空間界面。

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再來一個(gè)示例

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了解細(xì)胞如何根據(jù)其在組織中的空間位置改變其表達(dá)水平對(duì)于完整表征組織微環(huán)境的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是必要的。尤其在組織界面處的轉(zhuǎn)換是關(guān)鍵，不僅僅細(xì)胞類型，基因的變化，通路的變化都將是研究的重點(diǎn)。

好了，已經(jīng)分享給大家了，生活很好，有你更好，百度文庫出現(xiàn)了大量抄襲我的文章，對(duì)此我深表無奈，我寫的文章，別人掛上去賺錢，抄襲可恥，掛到百度文庫的人更可恥