空间组学新技术破解肿瘤细胞早期空间侵袭模式

科技日报记者 王春

近日，上海交通大学医学院分子医学研究院杨朝勇团队和附属仁济医院泌尿科郑军华团队开发了一种空间转录组学测序新技术Decoder-seq，并运用该技术探究了早期肾细胞癌（RCC）两种亚型肿瘤微环境的空间异质性，进一步解析了肿瘤细胞的早期空间侵袭模式。相关研究发表于国际学术期刊《自然·生物技术》。

据介绍，肿瘤微环境是一个高度结构化的生态系统。肿瘤微环境成分复杂，且与肿瘤的生长、扩散、治疗应答等密切相关。因此，解析肿瘤微环境有助于揭示微环境中各类细胞的组成、空间分布及肿瘤细胞与其他细胞的复杂相互作用，对肿瘤发生、发展、耐药等机制研究具有重要意义。

近年来，新兴的基于空间条形码阵列的空间转录组测序技术，能够对组织切片进行原位空间编码，提供无偏好、高通量的全转录组分析，为肿瘤微环境解析提供了有力工具。“然而，现有技术存在成本高、灵敏度低、分辨率差等瓶颈。”郑军华说。

为解决这些难题，研究团队开发了一种空间转录组学新技术Decoder-seq，利用微流控辅助的正交编码策略，可在3D纳米基底上生成高密度空间条形码的阵列，实现低成本、高灵敏、高分辨的空间转录组学研究。基于该技术优势，研究团队完成了对小鼠嗅球中低表达嗅觉受体基因的空间分布解析及海马体单细胞图谱的精确绘制。团队在此基础上，采集了3例早期肾透明细胞癌（ccRCC）和2例早期肾嫌色细胞癌（chRCC）的肿瘤中心及肿瘤交界区共8个组织样品，并应用Decoder-seq解析RCC两种亚型的肿瘤微环境。

新技术成果的工作流程图。受访者供图。图片来源于《自然·生物技术》

根据细胞类型和分子特征，研究人员共定义了7个细胞生态位，揭示了两种亚型在细胞组成、免疫浸润模式和细胞间相互作用方面存在显著的空间差异。空间的免疫评分分析表明，免疫抑制或浸润不仅与样本亚型有关，还与组织空间分布有关。

此外，研究人员还发现CN5中的肿瘤细胞表现为从肿瘤中心到侵袭边缘再到正常区域的向外播散模式，且在侵袭边缘区的CN5，肿瘤细胞与免疫细胞间有强烈相互作用，而在基质以及正常区域呈现耗竭态CD8+T细胞的上调。根据CN5在扩散方向上的空间梯度上调基因，团队鉴定出了一组空间梯度表达上皮-间充质转化（EMT）的相关基因，它们在CN5的基质区域广泛分布，表明这类区域可能是肿瘤侵袭的“土壤”。

研究人员介绍，值得注意的是，更高的dEMT得分，还与RCC的不良预后和更高的肿瘤分期显著相关，这为理解肿瘤发展和治疗提供了重要思路。

（来源：科技日报）