复大交大北大肿瘤医院北京协和医学院在治疗胃癌方面取得JBO竞博重大突破

　　JBO竞博导读：胃癌是世界上最常见的恶性疾病之一，每年有超过1,080,000例新病例以及超760,000死亡病例。

　　胃癌是世界上最常见的恶性疾病之一，代谢组学和转录组学在均质化病变组织上的应用可以提高对胃癌生物学的理解JBO竞博，但在样品预处理过程中，组织结构的分子信息遭到损失。胃癌单细胞RNA测序(scRNA-seq)可以帮助了解肿瘤内异质性和肿瘤相关细胞重编程的转录调控，但无法获得胃肿瘤微环境中细胞特异性代谢物和脂质改变及相互作用。

　　绘制肿瘤代谢重塑及其与周围非肿瘤细胞的空间串扰图可以从根本上提高对肿瘤生物学的认识，有助于设计先进的治疗策略。研究人员提出了基于质谱成像的空间代谢组学和脂质组学与基于微阵列的空间转录组学的整合，以分层方式可视化同一胃癌样本中肿瘤内代谢异质性和细胞代谢相互作用。

　　代谢重编程被认为是肿瘤细胞的核心标志。肿瘤细胞代谢的一个关键特征是能够从经常缺乏营养的微环境中获取营养物质，并利用这些营养物质来满足生长和增殖的需要。此外，肿瘤与周围正常细胞(如免疫细胞和基质细胞)之间的代谢相互作用对肿瘤的进展和抗肿瘤免疫反应具有深远的影响JBO竞博。最近针对不同癌症组织的代谢组学和转录组学研究彻底改变了对肿瘤代谢的理解，为开发新的肿瘤诊断和治疗策略铺平了道路。

　　然而，考虑到细胞代谢网络的复杂性、肿瘤微环境的异质性以及细胞间代谢通讯的多样性，在多分子水平上全面可视化重编程肿瘤代谢和细胞-细胞相互作用仍然是一个挑战。质谱成像(MSI)技术的发展为表征异质性肿瘤组织中代谢物和脂质的空间特征提供了一种深入的方法。空间分辨转录组学(ST)是最近发展起来的，用于可视化和量化单个组织切片的空间分辨转录组。将ST引入肿瘤组织转录组全谱分析，在转录水平上极大地揭示了肿瘤代谢机制和肿瘤微环境中细胞-细胞相互作用。

　　在这项工作中，研究人员提出了一种集成空间分辨率多组学方法来探索胃癌微环境中细胞特异性代谢重塑和相互作用。胃腺癌患者的邻近冷冻癌组织切片准备进行SM, SL和ST分析，提供肿瘤和周围正常细胞的空间分解代谢物，脂质和基因表达模式的图谱。在代谢和转录水平上识别和成像肿瘤相关的分子改变和胃癌与局部微环境的细胞相互作用，不仅可以深入了解肿瘤内的生化异质性，而且有助于破译代谢重编程在癌症生长和发展中的作用。来自空间多组学方法的集成数据可以在复杂的肿瘤微环境中连贯地识别细胞类型和分布，并且免疫细胞主导的“肿瘤-正常界面”区域，肿瘤细胞与邻近组织接触，具有明显的转录特征和显著的免疫代谢改变。我们绘制组织分子结构的方法提供了肿瘤内异质性的高度整合的图像，并在系统水平上改变了对癌症代谢的理解。

　　为了解胃肿瘤微环境中肿瘤内代谢重塑和相互作用，研究人员提出了一种空间分辨的多组学方法来整合异质性肿瘤组织中的多层分子信息(图1a)。将7例胃癌组织切成10 μm冷冻切片，分别进行基于AFADESI-MSI的SM和基于MALDI-MSI的SL分析，其中4例进行10× Genomics vision的ST分析。为整合不同组学数据，本研究采用的空间分辨率设置为100 μm。图1b为0429号患者胃癌组织的典型H&E图像，从图中可以看出，胃癌标本除肿瘤组织外，还包括肿瘤与腺混合组织、正常上皮、肠化生、淋巴滤泡、肌层粘膜、瘤周肌层、固有层、含血组织和结缔组织。其他代表性胃癌标本的组织学图像也显示出明显的肿瘤内异质性。

　　基于区域特异性代谢物和脂质指纹图谱构建数据驱动的组织切片分割图，将具有相似代谢物和脂质特征的不同组织区域分组并赋予特定颜色。具有代表性的代谢物和脂质驱动的癌组织分割图如图1c所示。胃癌切片不同组织区域呈现出明显的颜色多样性，从冷蓝色到热红色，提示代谢物和脂质在空间表达上存在显著差异。研究人员进一步开展了基于组织代谢物和脂质的空间表达的无监督概率潜在语义分析(PLSA)。将所有检测到的变量分解为五个基本分量，以显示组织代谢物和脂质的主要空间特征(图1d)。成分1代表在肠化生和肿瘤组织中显著上调的代谢物和脂质。组分2和组分3分别表征结缔组织和肌层粘膜中高表达的代谢物和脂质。组分4表示一类代谢产物和脂质在肿瘤和腺体混合组织中上调。这些结果表明胃癌组织中存在显著的肿瘤内代谢组学和脂质组学异质性。

　　研究人员提出了基于质谱成像的空间代谢组学和脂质组学与基于微阵列的空间转录组学的整合方法，绘制了肿瘤内异质性的高度整合图像，在系统水平上改变了对癌症代谢的理解，有助于开发设计新的肿瘤诊断和治疗策略。

　　注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考JBO竞博。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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