DSP空间蛋白组自推出以来，受到研究人员的广泛认可，在肿瘤免疫、神经科学等领域应用广泛，今天为大家带来一篇DSP空间蛋白组的文章分享：Nongenetic Evolution Drives Lung Adenocarcinoma Spatial Heterogeneity and Progression，发表在Cancer Discovery。
肺腺癌的分类与组织学类型有关，常见的类型有鳞状、乳头状、腺泡状和实体等，但是分子与组织学特征之间的联系尚不清楚。本研究作者对超过2000例原发性肺腺癌样本的分子数据进行分析，利用多组学及空间解析生成多种肺腺癌分子表型，发现癌细胞从惰性模式转换为攻击模式并不是由基因驱动的，而是由表观遗传和转录重编程导致的。本作者的研究结果为肺腺癌的空间异质性提供了详细的分子图谱，并追踪了癌症进化的非遗传途径，具有比较重要的意义。
结果
1、肺腺癌患者间组织学类型的分子异质性
作者对来自癌症基因组图谱（TCGA）的肺腺癌样本进行分子特征分析，发现不同组织学类型的肿瘤分期相似，但是solid类型的肺腺癌有显著高水平的TMB（肿瘤突变负荷），且预测的肿瘤新生抗原与TMB成比例增加。在同时分析另一组东亚血统的肺腺癌数据集（EAS）时，显示TMB仅与TP53突变之间有关联，与其他突变位点如PIK3CA并没有关联，表明组织学类型和肺腺癌遗传特征之间的联系有限。后续分析基因表达及DNA甲基化时，确定了肺腺癌组织学类型并不是独立的分子表型，而是由表观遗传和转录重编程驱动的从鳞状向实体转变的过程，并通过差异基因功能富集分析佐证了这一观点。
2、肿瘤内分子组织学异质性
对早期肺腺癌原发性样本（CHUV队列）进行多区域取样，通过全外显子组测序、RNA测序和DNA甲基化确定了肺腺癌突变主要是克隆性，与特定模式无关。对肺腺癌组织学类型的差异基因进行分析，鳞状癌高度表达组织发育和形态发生基因；腺泡癌过表达免疫浸润标志物；实体癌富集细胞增殖和基质金属钛（MMP）基因。其中鳞状癌与实体癌相关基因均富含细胞外基质（ECM）成分但功能相反，实体癌中ECM降解基因上调，如MMP、COL1A1，这些蛋白改变细胞粘附性、促进侵袭；鳞状癌ECM基因过表达，介导细胞粘附性，如TNXB、FBLN5。这些差异指出肿瘤内在（分化、迁移、增殖）和肿瘤外在（免疫浸润）过程是肺腺癌组织学类型的关键决定因素。
3、癌细胞可塑性是组织类型进展的基础
对3个肺腺癌样本进行单细胞转录组测序分析，通过比对肿瘤与非肿瘤细胞的差异基因确定了鳞状癌和实体癌的癌细胞标志物，并证实了细胞增殖（实体癌）和分化（鳞状癌）基因的富集。利用算法预测调节鳞状癌与实体癌差异基因表达的转录调控因子（TRs），发现结果与TCGA队列的结果高度一致。随后作者结合肿瘤特异性标记构建从鳞状癌到实体癌的量化特征打分L2S，对TCGA和CHUV队列打分，正常肺组织分数最低、依次是鳞状、乳头状、腺泡状，实体状肺腺癌打分最高。L2S分数可将TCGA样本按预后显著不同的类别进行分层，说明L2S分数在预后评估中较有价值。最后作者发现L2S分数与微环境组成相关，其中T细胞衰竭标志物与L2S分数相关性最高，这表明免疫逃避机制发生在实体癌样本中。
4、肺腺癌组织学类型的肿瘤微环境
作者应用多色免疫荧光法对肿瘤FFPE切片的增殖细胞（Ki-67）、B细胞（CD20）、T细胞（CD4、CD8）和巨噬细胞（CD68）进行分析，发现实体瘤中Ki-67强度显著高，免疫细胞标志物随组织类型进展而增加，但在腺泡状瘤中最高，表明免疫浸润随着组织类型进展而增加。另外发现在实体状组织区域，肿瘤周围的免疫细胞密度高于肿瘤区域的核心，表明免疫细胞在空间上的立体分布与免疫排斥表型一致。
为了证实这一结论，作者进行了DSP空间蛋白组学的分析，在5位病人的组织切片中，分别挑选了12个ROI（位于不同组织学类型样本的核心或外围），并对58种免疫和肿瘤相关蛋白进行检测分析。发现在实体瘤核心的ROI免疫浸润水平低，且表达高水平的癌细胞特异性标志物，如PanCK、EPCAM；而实体瘤边缘的ROI免疫浸润水平高，免疫细胞标志物高表达，如免疫抑制调节T细胞（Treg）。再分别对实体瘤核心区和边缘区ROI的免疫细胞（CD45）和肿瘤细胞（PanCK）进行分析，发现肿瘤边缘的癌细胞实际表现出更高水平的增殖（Ki-67），而免疫细胞浸润的核心区明显富集了免疫抑制效应因子T-regs标记物。总体而言，尽管所有实体瘤都表现出免疫排斥的特征，但残留的免疫浸润与免疫抑制微环境相一致，特别是与效应因子T-regs的存在相关。
