肝癌是最為惡性的腫瘤之一，通常確診時已經(jīng)中晚期，以侵襲性強、死亡率高著稱，位居“國內(nèi)惡性腫瘤死亡榜”第二位，每年國內(nèi)新發(fā)肝癌41萬例。那么，肝癌為什么會有這么強的侵襲性？腫瘤細(xì)胞是如何損害正常細(xì)胞的？這都是研究者們一直關(guān)注的問題。

2023年06月19日，復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、深圳華大生命科學(xué)研究院等機構(gòu)合作在Cell Research（IF=46.3）雜志在線發(fā)表了題為“An invasive zone in human liver cancer identified by Stereo-seq promotes hepatocyte-tumor cell crosstalk, local immunosuppression and tumor progression”的研究論文，首次解析了腫瘤細(xì)胞侵襲正常肝細(xì)胞過程中的交界線周圍區(qū)域的細(xì)胞組成、分子特征及交互作用，精確定義了腫瘤交界線上500μm寬的區(qū)域為腫瘤“侵襲前沿區(qū)”，在腫瘤侵襲、進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究還發(fā)現(xiàn)在腫瘤侵襲過程中，人體的正常細(xì)胞“叛變”協(xié)助了腫瘤的侵襲，組成了一個由腫瘤細(xì)胞-肝細(xì)胞-巨噬細(xì)胞三足鼎立的抑制性空間微環(huán)境。該研究基于華大智造DNBelab C4單細(xì)胞建庫平臺完成，揭示了腫瘤侵襲過程的細(xì)胞變化，將助力開發(fā)肝癌治療新策略。

Cell Research官網(wǎng)截圖

該研究基于納米級分辨率的時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq繪制了原發(fā)性肝癌不同組織的單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，創(chuàng)新性地構(gòu)建了邊界數(shù)字化掃描的方案來探究腫瘤侵襲邊界區(qū)域的細(xì)胞構(gòu)成、免疫狀態(tài)特征和腫瘤細(xì)胞特征，精準(zhǔn)定義了侵襲邊界的腫瘤-正常各250μm區(qū)域是最為活躍的區(qū)域，即腫瘤“侵襲前沿區(qū)”。

在該區(qū)域內(nèi)，腫瘤細(xì)胞通過表達(dá)CXCL6誘導(dǎo)附近正常肝細(xì)胞激活JAK-STAT3通路，進(jìn)而引發(fā)正常肝細(xì)胞SAAs（SAA1/SAA2）的過表達(dá)。同時，侵襲區(qū)域的正常肝細(xì)胞SAAs的過表達(dá)和分泌會進(jìn)一步招募巨噬細(xì)胞，并促進(jìn)這些巨噬細(xì)胞向2型巨噬細(xì)胞（M2）轉(zhuǎn)化，進(jìn)而形成了局部組織的免疫抑制微環(huán)境。該研究系統(tǒng)揭示了肝癌侵襲前沿區(qū)域的腫瘤細(xì)胞、肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞三者的分布及互作關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建了局部免疫抑制性環(huán)境促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。

簡單地說，就是腫瘤細(xì)胞不止會直接攻擊正常細(xì)胞，還會通過損傷正常肝細(xì)胞，導(dǎo)致該細(xì)胞中一種基因（SAAs）的過度表達(dá)，從而招來了一種巨噬細(xì)胞，但這些本該幫助攻擊腫瘤細(xì)胞的巨噬細(xì)胞，卻部分轉(zhuǎn)化成了協(xié)助腫瘤攻擊正常細(xì)胞的免疫抑制細(xì)胞。結(jié)果，就在肝癌侵襲的前沿區(qū)域，形成了腫瘤細(xì)胞、肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞三者相互作用的免疫抑制環(huán)境，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展。

腫瘤侵襲前沿區(qū)的細(xì)胞互作及促侵襲/轉(zhuǎn)移機制

在發(fā)現(xiàn)了受損傷的正常肝細(xì)胞會產(chǎn)生SAAs高表達(dá)，并產(chǎn)生一系列的“蝴蝶效應(yīng)”，最終能促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展后，研究人員做了進(jìn)一步的探究，發(fā)現(xiàn)侵襲前沿區(qū)富集的損傷狀態(tài)肝細(xì)胞與原發(fā)肝癌的不良預(yù)后顯著相關(guān)，類似發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性肝癌中也得到了證實。

那么，是否可以通過調(diào)控SAAs的表達(dá)來影響腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移呢？研究人員用小鼠原位肝癌和腸癌肝轉(zhuǎn)移模型來進(jìn)行驗證。研究者用腺相關(guān)病毒在小鼠體內(nèi)特異性敲減正常肝細(xì)胞的SAAs表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可明顯抑制腫瘤侵襲前沿區(qū)巨噬細(xì)胞的募集，同時原發(fā)肝癌腫瘤生長和腸癌肝轉(zhuǎn)移灶也均得以延緩，這表明通過干預(yù)肝細(xì)胞SAAs的表達(dá)或可成為潛在的肝癌治療新策略。

隨著肝細(xì)胞產(chǎn)生的SAAs表達(dá)量的增加，生存曲線下降

“借助時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，我們能以納米級分辨率和厘米級全景視場觀察肝癌的侵襲過程，”論文共同第一作者、華大生命科學(xué)研究院的吳靚副研究員表示：“研究發(fā)現(xiàn)了腫瘤侵襲過程中的‘內(nèi)奸’——受損傷后產(chǎn)生SAAs高表達(dá)的正常肝細(xì)胞，可以通過免疫調(diào)節(jié)來協(xié)助腫瘤的進(jìn)展和侵襲，為解析腫瘤進(jìn)展機制提供了新思路。”

論文共同通訊作者、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院周儉教授則表示：“本研究首次提出腫瘤侵襲前沿區(qū)的概念，并且精準(zhǔn)解析和驗證侵襲前沿區(qū)中局部空間微生態(tài)，為臨床和病理學(xué)重新認(rèn)識腫瘤侵犯前沿區(qū)、探索實體腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移機制以及研發(fā)腫瘤治療新策略提供新的角度和依據(jù)?！?/span>

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的周儉教授、楊欣榮教授，華大生命科學(xué)研究院時空組學(xué)首席科學(xué)家陳奧研究員、劉石平研究員為該論文共同通訊作者。華大生命科學(xué)研究院的吳靚副研究員、白寅琪副研究員、鄒軒軒博士、許江山博士，及復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的閆加艷博士、陳霏雨博士和黃傲主治醫(yī)師為論文共同第一作者。該項目設(shè)計和實施在樊嘉院士指導(dǎo)下，嚴(yán)格遵照倫理規(guī)范開展，相關(guān)數(shù)據(jù)已完成中國人類遺傳資源信息開放使用備案。

*本文部分轉(zhuǎn)載自華大集團(tuán)BGI