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Journal of Experimental & Clinical Cancer Research
肿瘤微环境中的癌症相关成纤维细胞(CAF)空间分布揭示唾液腺癌转移机制

2025-10-15

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该研究利用多重成像质谱流式细胞术(IMC)和空间转录组技术,系统解析唾液腺癌(SGC)肿瘤微环境(TME)的细胞组成及其空间组织,首次在单细胞水平上揭示了基质成纤维细胞亚型与肿瘤复发及转移之间的紧密联系,特别是在唾液导癌(SDC)中,matrix-CAFs(mCAFs)和内皮细胞的空间共定位被发现与转移相关基因表达增强有关。为未来CAF靶向治疗和预后标志物开发提供了新方向。

 

文献概述
本文《Deciphering the cellular tumor microenvironment landscape in salivary gland carcinomas using multiplexed imaging mass cytometry》,发表于Journal of Experimental & Clinical Cancer Research杂志,回顾并总结了唾液腺癌(SGC)肿瘤微环境(TME)的细胞组成及其与预后和分子机制的关联。研究特别关注癌症相关成纤维细胞(CAFs)及其空间分布对肿瘤复发和转移的影响,并结合空间转录组数据进一步解析mCAF与内皮细胞之间的潜在旁分泌信号交流。

背景知识
唾液腺癌是一种异质性强、复发及转移风险高的头颈肿瘤,其肿瘤微环境在疾病进展中起关键作用。癌症相关成纤维细胞(CAFs)是TME的重要组成部分,已有研究将其分为多个亚型(如Collagen-CAFs、matrix-CAFs、抗原呈递CAFs等),并发现其在肿瘤发生、免疫排斥、治疗耐药等方面具有功能多样性。目前,针对SGC的系统性TME研究较少,且缺乏空间信息。本研究通过IMC和空间转录组技术,首次在单细胞分辨率下解析SGC中CAF亚型的空间分布,并将其与临床预后及基因表达模块关联,为开发针对CAF驱动转移的治疗策略提供理论依据。

 

提供多种基因编辑小鼠模型,涵盖肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化等代谢相关疾病,适用于研究代谢疾病的发病机制与药物筛选。

 

研究方法与实验
研究纳入54例SGC患者的原发灶及淋巴结转移组织微阵列(TMA),使用13种金属标记抗体进行成像质谱流式细胞术(IMC)分析,随后通过Jupyter、CellProfiler和Ilastik等工具进行图像处理与细胞分割。细胞表型鉴定采用FlowSOM与ConsensusClusterPlus聚类方法,将TME细胞分类为肿瘤细胞、内皮细胞、免疫细胞及CAF亚型(Collagen-CAFs、mCAFs、SMA+ CAFs、dCAFs、apCAFs等)。进一步构建空间细胞互作图谱并定义9种细胞邻域(CN),结合临床随访数据进行生存分析。此外,利用公开的bulk RNA-seq数据(n=67)生成mCAF样基因表达特征,并在空间转录组数据中分析mCAF与内皮细胞的空间共定位及其相关分子机制。

关键结论与观点

  • 在SGC中,唾液导癌(SDC)表现出最高的Collagen-CAFs和mCAFs比例,而腺泡细胞癌(ACC)则富集CD4+/CD8+ T细胞和抗原呈递CAFs(apCAFs),提示其具有较强的免疫浸润特征。
  • IMC鉴定出一个由mCAFs和内皮细胞组成的空间邻域(CN8),其在SDC中显著升高,且与较低的无复发生存率(RFP)和远处控制率(DCR)显著相关。
  • 在SDC中,AR高表达的肿瘤显示出更高的CAF浸润,提示雄激素受体状态可能调控TME组成。
  • 空间转录组分析显示,mCAF与内皮细胞共定位区域富集了与转移相关的基因特征,包括PDGF和IGF信号通路,提示其在旁分泌信号传导中的潜在作用。
  • 在Cox回归分析中,mCAF频率是RFP和DCR的独立预后因素,且该关联在RNA-seq数据中得以验证。
  • 本研究为未来靶向CAF-内皮细胞互作的治疗策略提供了理论依据,并提出mCAFs可作为唾液导癌的预后标志物。

研究意义与展望
本研究首次在SGC中建立单细胞分辨率下的TME图谱,揭示了CAF亚型在不同肿瘤类型中的分布差异及其与临床预后的联系。mCAFs与内皮细胞的空间共定位及其在分子层面的相互作用为靶向TME的治疗提供了新思路,特别是在SDC中。未来研究可进一步探索CAF亚型的分子调控机制,并评估其作为治疗靶点的潜力,从而推动个体化治疗和预后评估的发展。

 

构建全基因组人源化小鼠模型,支持原位基因替换,保留完整基因组序列,适用于疾病致病机理、基因治疗药物开发及临床前精准模拟。

 

结语
本研究通过IMC与空间转录组技术,系统解析了唾液腺癌肿瘤微环境的细胞组成及其空间分布。研究发现,唾液导癌(SDC)以mCAFs和内皮细胞的空间共定位为特征,该邻域与不良预后显著相关。腺泡细胞癌(ACC)则显示出较强的免疫细胞浸润,提示其对免疫治疗的潜在响应。研究进一步确认了mCAFs在SDC中作为独立预后因子,并揭示其与转移相关基因表达模块的关联。这些发现为开发靶向CAF驱动转移的新型治疗策略提供了理论基础,并为不同SGC亚型的个体化治疗提供了新的生物标志物和治疗靶点。

 

文献来源:
Marcel Mayer, Lisa Nachtsheim, Louis Jansen, Jens Peter Klussmann, and Christoph Arolt. Deciphering the cellular tumor microenvironment landscape in salivary gland carcinomas using multiplexed imaging mass cytometry. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research : CR.
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