胃腺癌是胃癌的一種，是由胃腺體細(xì)胞惡變來的，所以叫做腺癌。胃腺癌的發(fā)生率占胃惡性腫瘤的95%，相對少見的是淋巴瘤（只能主要位于胃一類）和平滑肌肉瘤。世界各地胃癌的發(fā)生率各不相同；例如，日本，智利和冰島發(fā)病率非常高。在美國，胃癌最常見于北方人，窮人和黑人，但其發(fā)病率已降低到約810萬，是引起癌腫死亡的第七位原因，然而，在日本，胃癌發(fā)病率已有降低，但仍是最常見的惡性腫瘤，它的發(fā)病率隨年齡增長而增加，75%以上的患者年齡大于50歲。

胃腺癌（GAC）由于其快速進(jìn)展、普遍對治療的耐藥以及高轉(zhuǎn)移率，在全球范圍內(nèi)依然是最致命的癌癥之一，急需在GAC的早期或癌前階段就采取有效的治療策略。然而，我們對胃癌從慢性萎縮性胃炎（chronic atrophic gastritis ，CAG）和腸化生（intestinal metaplasia ，IM）等癌前病變，進(jìn)展到侵襲性局部癌癥，再到遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移的演變機(jī)制的了解仍然不足。腹膜轉(zhuǎn)移（Peritoneal carcinomatosis ，PC）是胃癌的一種常見的轉(zhuǎn)移形式，約在45％的患者中出現(xiàn)，占所有復(fù)發(fā)的60％。PC患者會經(jīng)歷進(jìn)行性癥狀和臨床狀況迅速惡化，大部分患者在6個月內(nèi)死亡。研究表明，HER2靶向治療可以在有限的人群中改善生存，免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合化療可使一部分晚期或轉(zhuǎn)移性GAC患者受益。詳細(xì)探索胃癌發(fā)展過程中不斷演變的腫瘤微環(huán)境（TME），有助于揭示各種免疫抑制機(jī)制和潛在治療靶點(diǎn)，從而有利于我們制定更有效的治療策略。因此，了解TME的復(fù)雜性至關(guān)重要。單細(xì)胞測序技術(shù)的飛速發(fā)展為我們研究腫瘤提供了很好的平臺。以往在單細(xì)胞層面的研究工作主要集中在胃癌的腫瘤細(xì)胞上，只有少數(shù)研究工作探索了GAC的免疫微環(huán)境，而這些工作受到了樣本量和分析深度的限制。

2023年7月6日，來自美國德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心的王凌華團(tuán)隊(duì)在Cancer Cell雜志在線發(fā)表了一篇題為 Evolution of Immune and Stromal Cell States and Ecotypes during Gastric Adenocarcinoma Progression 的研究文章。在這項(xiàng)研究中，研究者收集并分析了來自胃腺癌癌前病變、原發(fā)病灶、轉(zhuǎn)移組織的單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)，以及未受累的正常組織和外周血樣本。他們深入刻畫了在不同GAC階段腫瘤微環(huán)境（TME）中免疫和基質(zhì)細(xì)胞群體的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)、細(xì)胞組成、分化軌跡、細(xì)胞間的相互作用以及細(xì)胞生態(tài)類型（ecotype）。這項(xiàng)研究提供了對于胃腺癌進(jìn)展過程中免疫和基質(zhì)細(xì)胞演變的詳細(xì)圖譜，并揭示了潛在的研究靶點(diǎn)，也為未來的研究提供了寶貴的資源。這項(xiàng)研究是迄今為止在胃癌免疫微環(huán)境領(lǐng)域中涉及的樣本量最大、樣本類型最豐富的一項(xiàng)研究工作。

在這項(xiàng)研究中，研究者收集了來自43名患者的68個樣本生成的免疫和基質(zhì)細(xì)胞的單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)。這些樣本覆蓋了GAC發(fā)展的各個階段，包括癌前病變（CAG和IM）、原發(fā)GAC，以及腹膜、卵巢和肝臟的轉(zhuǎn)移灶。他們還收集了部分患者的配對非腫瘤腫瘤旁組織（NAT）、正常胃組織（NGT）和外周血單核細(xì)胞（PBMCs）樣本。此外，他們還收集了兩位健康供體的PBMCs作為對照。經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制篩選，研究者共保留了77,392個高質(zhì)量的細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)的分析。他們在這些細(xì)胞中識別出了10個主要的細(xì)胞譜系，可以進(jìn)一步歸類為3個主要的細(xì)胞譜系，包括淋巴細(xì)胞（占77％，例如T細(xì)胞，B細(xì)胞，NK細(xì)胞和漿細(xì)胞）、髓系細(xì)胞（占13％，例如pDCs，肥大細(xì)胞和其他髓系細(xì)胞）以及基質(zhì)細(xì)胞（占10％，例如成纖維細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞和間皮細(xì)胞）。研究者進(jìn)一步在每個主要的細(xì)胞類型中定義細(xì)胞亞群，一共識別了62種不同的細(xì)胞亞群。

為了探索這62種表型多樣的免疫和基質(zhì)細(xì)胞亞群在TME中是如何構(gòu)建成細(xì)胞“生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）”，以及這些細(xì)胞生態(tài)系統(tǒng)在GAC進(jìn)展過程中如何演變，研究者對每個樣本中的細(xì)胞組成進(jìn)行了定量分析。他們運(yùn)用無監(jiān)督聚類分析，推測了各細(xì)胞之間的關(guān)系以及共存模式， 即細(xì)胞生態(tài)型（ecotype）。他們發(fā)現(xiàn)了6個細(xì)胞生態(tài)型（EC1-6）。每個細(xì)胞生態(tài)型都由特定的細(xì)胞類型/狀態(tài)組成，表現(xiàn)出獨(dú)特的細(xì)胞組成和共存模式。有趣的是，這些細(xì)胞生態(tài)類型與樣本類型有關(guān)。EC1包括所有的PBMC樣本，主要由單核細(xì)胞、NK細(xì)胞和CD4+/CD8+ na?ve T 細(xì)胞組成；EC2主要富集在轉(zhuǎn)移性GAC樣本中；EC4在癌旁組織中占主導(dǎo)地位；EC5在癌前病變中最為常見；而原發(fā)性胃癌主要由EC3和EC6組成。盡管EC3和EC6都是原發(fā)性胃癌中發(fā)現(xiàn)的的細(xì)胞生態(tài)型，但兩者的細(xì)胞組成存在顯著差異。EC3主要由CD4+ T細(xì)胞、CD8+ T細(xì)胞、NK細(xì)胞、MAIT細(xì)胞和DC等免疫細(xì)胞組成，而EC6則主要由基質(zhì)細(xì)胞亞群組成。

接下來，研究者在原發(fā)性GAC樣本中對EC3和EC6進(jìn)行了的臨床相關(guān)性分析。他們采用去卷積方法在三套大型胃癌公共數(shù)據(jù)集中推斷是否存在類似EC3和EC6的細(xì)胞生態(tài)型。結(jié)果顯示，在三套獨(dú)立的數(shù)據(jù)集中均存在類似EC3和EC6的生態(tài)型，他們將其定義為EC3-like和EC6-like。并且，EC3-like和EC6-like與先前定義的組織學(xué)、基因組學(xué)、分子亞型和臨床結(jié)果表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。在三套獨(dú)立數(shù)據(jù)集中，都一致的顯示EC3-like細(xì)胞生態(tài)型在腸型GAC中富集，而EC6-like細(xì)胞生型在侵襲性彌漫型GAC中占主導(dǎo)地位。TCGA的原發(fā)性GAC數(shù)據(jù)顯示，EC3-like細(xì)胞生態(tài)型在EB病毒（EBV）陽性腫瘤中高度富集，而EC6-like細(xì)胞生態(tài)型主要在基因組穩(wěn)定（GS）的腫瘤中富集。與EC3-like細(xì)胞生態(tài)型腫瘤的患者相比，帶有EC6-like細(xì)胞生態(tài)型的患者的生存時間顯著縮短。最常見的染色體不穩(wěn)定（CIN）亞型包含了EC3-like和EC6-like細(xì)胞生態(tài)型，頻率相似，但有趣的是，當(dāng)進(jìn)一步將CIN亞型樣本分為EC3-like和EC6-like兩組時，帶有EC6-like細(xì)胞生態(tài)型的患者的總生存時間顯著短于帶有EC3-like細(xì)胞生態(tài)型的患者。此外，來自三套數(shù)據(jù)集的分析結(jié)果均顯示，免疫抑制檢查點(diǎn)基因PD-L2、LILRB2、TIM-3和LAIR1在EC6-like樣本中的表達(dá)水平顯著高于EC3-like。綜上所述，基于細(xì)胞生型的樣本分類與原發(fā)性胃癌的基因組、組織病理學(xué)和臨床特征存在相關(guān)性。

基于基質(zhì)細(xì)胞組成比例高與較差生存關(guān)聯(lián)的研究結(jié)果，為了進(jìn)一步識別基質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)的潛在治療靶點(diǎn)，研究者對157個免疫檢測點(diǎn)基因和免疫調(diào)節(jié)基因進(jìn)行了綜合分析，并最終確定SDC2作為研究對象。在三套獨(dú)立的單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)集中，SDC2在基質(zhì)細(xì)胞，尤其是myCAF 型成纖維細(xì)胞中表達(dá)最高。SDC2在癌前病變和原發(fā)癌的基質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于正常組織。為了驗(yàn)證SDC2在蛋白水平的表達(dá)，研究者對原發(fā)性胃腺癌組織進(jìn)行了雙重免疫熒光染色，結(jié)果顯示基質(zhì)細(xì)胞中SDC2呈強(qiáng)陽性。值得注意的是，SDC2在彌漫型胃腺癌中的表達(dá)水平明顯高于腸型胃腺癌，而彌漫型胃腺癌以其不良的預(yù)后而聞名。

綜上所述，SDC2在成纖維細(xì)胞中的表達(dá)水平與疾病的侵襲性表型相關(guān)。研究者進(jìn)一步在三套獨(dú)立的RNA測序數(shù)據(jù)和組織微陣列（Tissue microarrays）數(shù)據(jù)中觀察到SDC2 高表達(dá)與較差的預(yù)后相關(guān)。另外，研究者發(fā)現(xiàn)SDC2在其他多種癌癥類型（包括胰腺癌、結(jié)直腸癌、膀胱癌、乳腺癌以及透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌）的基質(zhì)細(xì)胞中均有較高的表達(dá)水平，這暗示了其在腫瘤進(jìn)展中可能具有潛在作用。最后，研究者利用小鼠異種移植模型證實(shí)了在成纖維細(xì)胞中，SDC2表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)腫瘤生長。

美國安德森癌癥中心的王凌華博士為本文的通訊作者，Jaffer. A. Ajani博士為本文的共同通訊作者。第一作者王瑞萍博士現(xiàn)在王凌華實(shí)驗(yàn)室工作。共同第一作者包括美國安德森癌癥中心的宋淑梅博士和浙江省腫瘤醫(yī)院的覃江江博士。

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https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.06.005