在肢端黑色素瘤(AM)中，从原位(AMis)进展到侵袭性AM (iAM)导致生存率显著降低。但目前AMis向iAM的演化过程尚不清楚，免疫微环境在这一过程中发挥的作用也不明确。
近期，北京大学第一医院的张宁、李航及北京大学-云南白药国际医学研究中心薛瑞栋团队合作在Cancer Cell在线发表题为“Integrative molecular and spatial analysis reveals evolutionary dynamics and tumor-immune interplay of in situ and invasive acral melanoma”的研究论文，对肢端型黑色素瘤进行了多组学分析（基因组、全转录组、单细胞测序、空间蛋白组CODEX、空间转录组），解析了从AMis进展到iAM的克隆演化规律，建立了AM的分子分型，揭示了APOE+/CD163+巨噬细胞的空间富集状态，进一步通过实验证实该巨噬细胞亚群可通过IGF1-IGF1R互作促进肿瘤发生上皮-间质转化，最终鉴定出附属器受累和驱动突变可预测AMis的侵袭潜能，而APOE和CD163则可用于预测iAM的预后，为肢端型黑色素瘤的早期诊断和临床诊疗提供了重要依据。
入组样本
研究对象包括 147 例 AM 患者，包括 56 例 AMis 和 91 例 iAM。
研究思路详解
早期AM的演化过程可分为两个阶段：（1）垂直侵袭，即AMis穿破基底膜进入真皮成为iAM；（2）局部扩张，即iAM在真皮中的局部增殖。研究结果表明，在垂直侵袭阶段，AMis在演化早期获得驱动突变并迅速穿过基底膜，以单克隆播散到真皮中。在局部扩张阶段，不同患者中存在两种不同的扩张模式：（1）克隆扩张，即肿瘤细胞保持单一克隆结构进行均质扩张；（2）亚克隆分化，即肿瘤细胞在增殖过程中获得亚克隆，导致肿瘤异质性升高。
研究人员将所有样本分为三个亚型并鉴定出一个预后最差的iAM亚型（C3）。值得注意的是，这一分子分型是与肿瘤分期（T分期、AJCC分期）相互独立的预后因素，说明该分子分型反映了肿瘤的内在恶性特征，进一步为AM的早期诊断和精准诊疗提供了依据。与非C3肿瘤相比，C3肿瘤主要经亚克隆分化而来，高表达EMT特征，且其免疫微环境中显著富集APOE+/CD163+巨噬细胞。
空间组学主要应用于APOE +/CD163 + 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）与 EMT 肿瘤细胞在蛋白水平的相互作用分析。CODEX通过 22个蛋白marker在组织原位标记一下细胞和结构。表皮以泛细胞角蛋白(pan-CK)和上皮钙粘蛋白(E-cadherin)标记；肿瘤细胞以Melan-A的阳性表达鉴定。标记肿瘤区域中的免疫细胞浸润，包括 CD4 + T 细胞(CD3e 和 CD4) ，CD8 + T 细胞(CD3e 和 CD8) ，B 细胞(CD20) ，巨噬细胞(CD68)和树突状细胞(CD11c)。在邻近正常区域，汗腺以 pan-CK 表达和导管结构为特征。直接接触小汗腺的肿瘤细胞可以清楚地识别，在小汗腺中有肿瘤细胞被定义为涉及附属结构（adnexal involvement）。
进一步探讨 CD163 和 APOE 表达对 AM 患者的预后价值，在 RNA 和蛋白水平上评估APOE 和 CD163 表达与 TAM 的相关性。APOE + CD163 + 巨噬细胞患者的5年 PFS 为54.7% ，远低于没有 APOE + CD163 + 巨噬细胞的患者。在独立的验证队列中，APOE 和 CD163 的双阳性染色与 AM 患者的 PFS 缩短和 OS 显著相关。这些结果表明 APOE 和 CD163 染色可以作为 AM 患者的潜在预后生物标志物。
总结
这项研究通过基因组、转录组、单细胞测序、空间蛋白组CODEX、空间转录组等多组学技术的联合使用，对肢端黑色素瘤的分子特征和演化进行了探索，发现侵袭驱动因子和克隆演化动力学模型，揭示了三种分子亚型，并将 APOE + CD163 + 巨噬细胞鉴定为 AM 的预后生物标志物。功能实验进一步证实，APOE + CD163 + 巨噬细胞可通过 IGF1-IGF1R 相互作用促进肿瘤细胞的上皮-间质转化。研究中构建的多组学联用研究方案可快速迁移到其他肿瘤研究中，探索新的生物标志物、肿瘤发生发展机制。
封面设计
以葡萄藤根代表黑色素瘤AMis（水平生长期），在画面外向下攀爬代表AMis穿破基底膜进入到真皮，成为iAM（垂直生长期），离根源最近的iAM形态和色泽上更接近单克隆种子肿瘤细胞，随着藤蔓的攀援，出现不同程度的黑色成熟的葡萄（亚克隆多样化及恶性增加），鸟儿象征被招募的巨噬细胞并促进其播散转移。
【参考文献】Liu H, Gao J, Feng M, et al. Integrative molecular and spatial analysis reveals evolutionary dynamics and tumor-immune interplay of in situ and invasive acral melanoma. Cancer Cell. 2024 May.
