CosMx文献分享--单细胞空间转录组学揭示小细胞肺癌原发灶与淋巴结转移灶肿瘤微环境的异质性

作者Evil Genius最近和客户以及分析人员都有接触两方其实都很割裂甚至对立不过这是大环境的产物没有办法改变。大家应该都明白我们这个社会环境大家都有一个心理特点没有人愿意为服务买单愿意为商品买单所以花了钱拿到测序结果比对结果这个一般都没啥问题有东西在手里了但是分析问题就来了。分析怎么商品化这就很多现在市面上公司做的事招聘一些兼职做一些流水线的分析工作结果对不对一般是不管的导致现在生物信息的口碑也在往下降。难道就不能认真做好做对么从生存的角度看不能。为什么如果想做好比如单细胞的基础分析对于参数、结果需要探索也需要一定的课题背景最后综合考虑得出一个合理的结果而这个探索的过程没有客户愿意买单。还是那句话如果大家真的有追求想做科研做一些真的东西两个阶段一是学生阶段做好科研即可发了文章可以获得奖励二是编制内阶段无后顾之忧有无科研成果不影响工资发放可以尽可能的探索深入挖掘研究的十分透彻当然时间会长一点有了一些科研结果可以获得一些奖金之类的这才是正道。如果说以科研成果有无来决定是否发工资注定两个结果一就是流水线正确与否不管反正分析结果给了就要付账二就是饿死。这让我想起了《史记》中的记载对于刑法和道德力量的对比有一个人看到金银财宝想据为己有两种可能一是铤而走险被抓获这就是刑法的力量大家看见了所以愿意为刑法买单二是这个人内心的道德力量让他不要做违法的事他就离开了而道德的力量大家看不见所以就无人关心了。科研探索的过程类似道德力量大家看不见所以没人想买单。也有人问我的态度我个人不想走流水线所以跟我之前的领导们走的路应该会差不多转向产品和市场甚至直接转行。我个人的力量很小改变不了什么之前接触的项目一般会提前和客户开个腾讯会议或者直接见一见感受一下客户对自己科研的态度和需求一旦发现背离科研的本质基本都推掉了而且不得不说退掉的比例超过90%。和之前的同事们一样如果想守住初心转行是必然。今天我们分享文献知识积累小细胞肺癌SCLC是一种高度侵袭性的神经内分泌恶性肿瘤约占肺癌病例的15%以快速转移和预后不良为特征。SCLC的转移潜能归因于其显著的瘤内异质性这种异质性可能使肿瘤细胞亚群能够适应不同的微环境并逃避免疫监视。结果1、小细胞肺癌原发肿瘤与淋巴结转移的单细胞空间转录组图谱CosMx 1k panel。不同组别的分析变化免疫细胞富集在淋巴结转移肿瘤中免疫细胞的数量显著多于原发肿瘤无论是否伴有淋巴结转移表明转移灶的免疫微环境发生了明显改变。独特的空间组织模式在转移样本中成纤维细胞周围常有免疫细胞环绕形成特定的空间结构而这种结构在原发肿瘤中不存在提示转移相关微环境的特殊组织结构。数据验证通过HE染色和免疫荧光染色验证了上述空间结构证实了空间转录组数据的可靠性。研究意义该研究构建了高分辨率的空间图谱揭示了SCLC淋巴结转移过程中肿瘤微环境的异质性与复杂性。结果2、转移相关恶性细胞亚群的识别与表征三个转移相关恶性亚群通过对恶性细胞的重聚类分析识别出C5、C6和C9三个亚群它们特异性地富集于存在淋巴结转移的肿瘤样本中而在未转移的原发肿瘤中基本不存在。各亚群的分子特征C55个基因显著上调包括FYN、NR2F2等C628个基因显著上调涉及代谢重编程和免疫抑制双重特征且与浸润免疫细胞呈显著负相关C97个基因显著上调包括HIF1A等功能富集三个亚群均富集了与细胞迁移、增殖和侵袭相关的通路提示它们在转移过程中发挥重要作用。分子分型关联C6特异性地富集于SCLC-Y亚型C5分布广泛C9与SCLC-N/P亚型相关部位特异性通过独立多器官转移数据验证这些亚群的标志物在脑、肝、肾或胸膜转移中表达较低提示它们可能是淋巴结特异的适应性程序而非普遍存在于各种转移部位。结果3、淋巴结转移中的免疫细胞动态与功能重编程免疫细胞组成变化淋巴结转移肿瘤中B细胞和T细胞显著富集数量明显多于原发肿瘤。T细胞亚群分析将T细胞分为6个亚群包括效应CD4 T细胞、效应CD8 T细胞、炎性调节性T细胞、双阴性T细胞、耗竭性调节性T细胞和耗竭性CD8 T细胞原发肿瘤富集效应CD4和CD8 T细胞转移样本中耗竭性和炎性调节性T细胞比例更高呈现免疫抑制转变B细胞亚群分析将B细胞分为记忆B细胞、增殖性B细胞、初始B细胞和过渡性B细胞淋巴结转移肿瘤中初始B细胞占主导转移样本中过渡性和增殖性B细胞显著增加提示淋巴结转移过程中存在活跃的B细胞募集和分化转录组变化规律从原发肿瘤到伴淋巴结转移的原发肿瘤再到淋巴结转移肿瘤基因表达变化呈连续转录谱识别出11个持续上调基因和42个持续下调基因持续上调基因富集于趋化因子信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用和NF-κB信号通路等免疫细胞募集相关通路结果4、空间相互作用与规避行为揭示SCLC转移中的血管-免疫生态位动态空间相互作用模式差异与原发肿瘤相比伴淋巴结转移的原发肿瘤中恶性肿瘤细胞与非癌细胞类型的空间相互作用减少从10对降至5对转移相关亚群的免疫排除特征三个淋巴结转移相关恶性亚群C5、C6、C9表现出空间免疫排除样行为与周围免疫细胞群存在空间规避值得注意的是这些亚群的总体丰度与免疫细胞浸润呈正相关说明其局部免疫排除是一种空间调控现象独立于整体丰度血管-免疫生态位的发现内皮细胞与所有恶性细胞亚群均表现出强烈的空间规避行为提示存在以肿瘤-血管间接接触为特征的血管-免疫生态位相反内皮细胞与多种免疫细胞类型包括巨噬细胞、效应CD4和CD8 T细胞、效应T细胞、记忆B细胞和浆细胞存在频繁的相互作用和正相关血管周围免疫细胞的功能重编程原发肿瘤中血管周围的效应CD4 T细胞表达更高水平的免疫检查点分子CTLA-4转移样本中血管周围的效应CD4 T细胞表达更高水平的细胞毒性标志物GZMA和GZMB这表明血管生态位内的免疫细胞具有功能多样性并在淋巴结转移过程中发生动态重编程结果5、空间细胞邻域揭示转移相关生态位及预后免疫热点空间细胞邻域识别通过分析每个细胞10个最近邻的局部细胞组成在原发肿瘤、伴淋巴结转移的原发肿瘤和淋巴结转移肿瘤中分别识别出11、13和15个不同的细胞邻域这些邻域被整合为六大空间结构肿瘤区室、耗竭生态位、泛免疫热点区1、泛免疫热点区2、B细胞富集生态位和血管生态位转移相关生态位特征富集C5、C6、C9三个转移相关恶性亚群的邻域主要存在于转移样本中在淋巴结转移肿瘤中C5富集邻域与耗竭CD8 T细胞相关C6富集邻域与双阴性T细胞和特定B细胞亚群相关不同组别的空间结构分布差异泛免疫热点区2仅存在于原发肿瘤B细胞富集生态位特异性地存在于淋巴结转移肿瘤泛免疫热点区1在原发肿瘤中丰度最高在转移样本中显著降低伴淋巴结转移的原发肿瘤富集耗竭肿瘤生态位预后价值泛免疫热点区1的高丰度与更优的总生存期和无病生存期显著相关单独的免疫细胞类型丰度不具有预测价值表明预后意义在于空间结构而非单纯的细胞组成多变量Cox回归分析证实泛免疫热点区1是总生存期的独立预后因素跨分子分型的普适性泛免疫热点区1的丰度在不同SCLC分子亚型A、N、P、Y间无显著差异提示其是一种独立于分子分型的普遍免疫微环境特征临床转化验证基于泛免疫热点区1的定义转录本衍生出20基因特征在两个独立的多中心SCLC大样本RNA测序队列中验证低泛免疫热点区1特征评分的患者总生存期显著更差证实了这一空间免疫微环境特征具有稳健且可推广的预后价值最后来看看方法CosMx的细胞注释空间通讯细胞niche分析生活很好有你更好。