胃腺癌（GAC）屬于胃癌的一種，由胃腺體細胞惡變形成，其疾病進展迅速、治療耐藥性和轉移率較高，是世界上最致命的癌癥之一。其中，腹膜轉移（PC）是常見的胃癌轉移形式，發生在約45%患者中，占所有復發患者的60％，多數患者在6個月內死亡。目前，亟需開發在GAC早期或癌前階段有效的治療策略，但人們對從癌前病變如慢性萎縮性胃炎（CAG）和腸上皮化生（IM）到原發性GAC再到轉移這一演變背后的分子機制尚不清楚。
對GAC進展過程中不斷變化的腫瘤微環境（TME）進行深入分析，能夠極大地促進治療的發展，并揭示各種免疫抑制機制和潛在的治療靶點。因此，了解TME的復雜性至關重要。迄今為止，傳統方法主要集中在GAC腫瘤細胞上，僅有少數研究探索了GAC的免疫和基質亞型，提供了有價值的見解，但受到范圍、隊列大小、分析深度等限制。人們對各種免疫細胞和基質細胞亞群在GAC進展過程中的演變仍知之甚少。
近日，美國德克薩斯大學MD安德森癌癥中心的研究團隊在Cancer Cell上發表了題為“Evolution of immune and stromal cell states and ecotypes during gastric adenocarcinoma progression”的文章。研究團隊對癌前病變、局部和轉移性GAC進行了單細胞分析，表征了GAC不同階段TME中不同的免疫和基質細胞群，包括轉錄狀態、細胞組成、分化軌跡、細胞間相互作用以及細胞生態類型（ecotype）。研究團隊共鑒定出6種TME生態型（EC1-6），并發現大量IgA+漿細胞存在于癌前TME中，而免疫抑制的髓細胞亞群和基質亞群在晚期GAC中占主導地位。綜上，該研究提供了GAC進展過程中免疫和基質細胞演變的詳細圖譜，揭示了潛在的治療靶點，并為未來的相關研究提供了寶貴的資源。
研究團隊對來自43名胃腺癌患者68個樣本中的免疫細胞和基質細胞進行單細胞RNA測序（scRNA-seq），樣本涵蓋GAC發展的不同階段，如癌前病變（CAG和IM）、原發GAC和腹膜、卵巢和肝臟的轉移灶（圖1）。此外，研究團隊還收集部分患者配對的非腫瘤腫瘤旁組織（NAT）、正常胃組織（NGT）和外周血單核細胞（PBMC）樣本。經嚴格的質量過濾，最終保留了77,392個高質量細胞用于后續分析。
接下來使用無監督聚類分析，研究團隊將上述細胞分為10個不同的細胞譜系，并進一步細分為3種主要的細胞類型，即淋巴細胞（77%，如T、B、NK和漿細胞）、髓系細胞（13%，如pDC、肥大細胞、其他髓細胞）和基質細胞（10%，如成纖維細胞、內皮細胞和間皮細胞）。通過對每一個細胞類型進行亞群分析，最終識別了62個不同的細胞亞群。
為更好地表征GAC的TME圖譜，研究團隊分析了上述62個細胞亞群的相對豐度和表型關系，并通過無監督層次聚類量化其轉錄組相似性（圖2）。結果顯示，基質細胞、漿細胞和肥大細胞亞群主要分布在組織樣本中，并在CAG/IM中高度富集；PBMC和PC中富集單核細胞群。原發GAC表現出增殖淋巴樣細胞、CD4+ TREG、CD4/ CD8+ TSTR和CD8+ TEX的富集，而轉移GAC表現出先天免疫細胞、CD4+/ CD8+ TN和CTL水平的增加。此外，隨著GAC的進展，漿細胞顯著減少，髓細胞增加。綜上，該研究揭示了隨著GAC進展過程中TME的演變，并提示腫瘤相關的基質細胞和免疫細胞之間可能存在相互作用。
為探究不同免疫和基質細胞亞群如何形成特定的“生態系統（ecosystem）”，以及這些生態系統在GAC不同進展過程的變化，研究團隊量化了58個樣本的細胞組成，并分析了各細胞之間的關系以及共存模式，即細胞生態型（ecotype）（圖3）。結果顯示，共發現6個細胞生態型（EC1-6），每個生態型都具有特定的細胞類型/狀態，并表現出獨特的細胞組成和共存模式。
EC1包括所有的PBMC樣本，主要由單核細胞、NK細胞和CD4+/CD8+ T細胞組成，僅存在于血液中；EC2、EC4和EC5分別在轉移灶、未受累組織、癌前病變中富集；EC3和EC6是原發性GAC中的兩種不同生態型，富集于原位癌組織中并與組織病理學、基因組特征以及患者生存相關。EC3和EC6的細胞組成存在顯著差異：EC3主要由CD4+ T細胞、CD8+ T細胞、NK細胞、MAIT細胞和DC等免疫細胞組成，而EC6則主要由基質細胞亞群組成。此外，與EC3生態型患者相比，EC6生態型患者的生存期顯著縮短。
為識別免疫和基質細胞中的潛在靶點，研究團隊對157個基因進行了綜合分析，包括免疫檢查點基因和其他已知或新發現的免疫調節基因（圖4）。結果顯示，有21個基因在公共GAC隊列中顯示與生存結果顯著相關，其中SDC2、ITGB1和TGFB1在超3個GAC隊列中與生存率顯著相關。進一步分析顯示，SDC2在癌前病變和原發癌的基質細胞中的表達水平顯著高于正常組織，并在myCAF型成纖維細胞中表達最高，表明其在GAC進展中可能存在潛在作用。
為驗證SDC2在GAC隊列中的臨床意義，研究團隊通過組織微陣列分析了一個獨立的原發性GAC隊列中（359名患者）SDC2的表達水平。結果顯示，SDC2主要存在于基質細胞及腫瘤細胞的細胞質和細胞膜中；SDC2表達與腫瘤分期存在顯著相關性。GAC組織中，SDC2的高表達與較短的生存期相關；在腫瘤相關成纖維細胞中，SDC2的表達水平與疾病的侵襲性表型相關。此外，與早期GAC相比，晚期GAC中SDC2的表達顯著增加。綜上所述，SDC2在腫瘤間質中的基因和蛋白水平均表達上調，其高表達水平與腫瘤進展和不良生存率顯著相關，且獨立于其他臨床或組織病理學變量。
綜上所述，該研究收集并分析了來自胃腺癌癌前病變、原發病灶、轉移組織的單細胞RNA測序（scRNA-seq）數據，以及未受累的正常組織和外周血樣本，共鑒定出6種TME生態型。此外，研究團隊還發現廣泛的間質重塑發生在GAC進展過程中；SDC2在癌癥相關成纖維細胞的過表達有助于腫瘤生長?？偠灾?，該研究提供了一個詳細的GAC TME圖譜，并揭示了潛在的研究靶點。
來源：測序中國