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近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分離分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物分子功能與機(jī)制研究組研究員樸海龍團(tuán)隊(duì)與遼寧省腫瘤醫(yī)院胸外科教授劉宏旭團(tuán)隊(duì)合作，整合利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組及空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，運(yùn)用生物信息學(xué)及機(jī)器學(xué)習(xí)方法，從基因表達(dá)、細(xì)胞組成及空間結(jié)構(gòu)多個(gè)尺度對(duì)多原發(fā)肺癌的腫瘤微環(huán)境進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)了在多原發(fā)肺癌中顯著性高表達(dá)的基因CLDN2、RGS1、CD82等，為臨床上區(qū)分多原發(fā)肺癌和肺內(nèi)轉(zhuǎn)移提供了有效的生物標(biāo)記物。
多原發(fā)肺癌是指在同一個(gè)肺癌病人肺部同步生長(zhǎng)的多個(gè)原發(fā)性腫瘤。不同于多原發(fā)肺癌，肺內(nèi)轉(zhuǎn)移則是指同一個(gè)肺癌病人肺部的多個(gè)癌癥病灶中包含至少一個(gè)原發(fā)病灶和一個(gè)轉(zhuǎn)移病灶。有研究報(bào)道，臨床上約15%的肺癌病人屬于多原發(fā)肺癌。然而，目前在臨床中仍難以區(qū)分多原發(fā)肺癌和肺內(nèi)轉(zhuǎn)移，尤其是針對(duì)具有相似組織學(xué)特征的多個(gè)病灶。
本工作整合利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，綜合運(yùn)用生物信息學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法，全面解析了多原發(fā)肺癌中不同病灶的腫瘤微環(huán)境在分子表達(dá)、細(xì)胞組成、空間構(gòu)成多個(gè)尺度的特征，并通過(guò)與單發(fā)肺癌的單細(xì)胞數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，識(shí)別了具有多原發(fā)肺癌特異性的細(xì)胞類型——CLDN2高表達(dá)的二型肺泡細(xì)胞。同時(shí)，研究人員利用免疫組化的方法驗(yàn)證了多原發(fā)肺癌癌癥組織中CLDN2的表達(dá)水平顯著高于癌旁組織，以及單發(fā)肺癌、肺內(nèi)轉(zhuǎn)移的癌癥組織、CLDN2可以作為鑒定多原發(fā)肺癌的生物標(biāo)記物。研究進(jìn)一步通過(guò)細(xì)胞擬時(shí)分析、細(xì)胞通訊分析、空間細(xì)胞組成預(yù)測(cè)，對(duì)CLDN2高表達(dá)的二型肺泡細(xì)胞的時(shí)空分子生物學(xué)特征開(kāi)展了深入研究。此外，科研人員通過(guò)對(duì)相同多原發(fā)肺癌患者不同病灶中單細(xì)胞表達(dá)譜的深入挖掘，識(shí)別了在不同多原發(fā)肺癌多個(gè)病灶中一致性顯著高表達(dá)的基因RGS1、CD82、TNFRSF18。其中，TNFRSF18是炎癥和免疫反應(yīng)因子的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，主要在多原發(fā)肺癌的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞中顯著高表達(dá)，有望成為多原發(fā)肺癌患者免疫治療的潛在靶點(diǎn)。本研究為臨床上對(duì)多原發(fā)肺癌的基礎(chǔ)研究和臨床轉(zhuǎn)化提供了重要參考。
相關(guān)研究成果以Multidirectional characterization of cellular composition and spatial architecture in human multiple primary lung cancers為題，發(fā)表在《細(xì)胞死亡與疾病》（Cell Death & Disease）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”、大連市科技創(chuàng)新基金和大連化物所創(chuàng)新基金等的支持。
大連化物所等揭示多原發(fā)肺癌腫瘤微環(huán)境細(xì)胞組成及空間結(jié)構(gòu)特征
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