作者Evil Genius大家的生活顺利么怎么感觉我每走一步都是坑呢大家有机会进课题组进编制赶紧努力进按照目前这个内卷的程度90后00后只会面临越来越难的局面只要读书人数一直在上涨内卷只会越来越激烈。组学方面也是越来越夸张都在朝着多组学方向进展基因组 单细胞 空间这也快成了标配了。今天我们分享文献知识积累复合型小细胞肺癌cSCLC是小细胞肺癌SCLC中一种罕见且了解甚少的亚型约占所有SCLC病例的2%-5%。cSCLC的组织学定义是SCLC与任何非小细胞肺癌NSCLC成分包括肺腺癌[LUAD]和肺鳞状细胞癌[LUSC]或大细胞神经内分泌癌LCNEC的病理学混合。cSCLC的诊断主要基于手术切除肿瘤标本的病理评估。传统上认为cSCLC中的混合组织学成分来源于独立的肿瘤细胞群体但近期的基因组学研究对这一观点提出了挑战揭示出不同的组织学成分共享共同的基因突变。这一证据表明cSCLC起源于一个经历分化偏离的单一祖细胞而非代表两种克隆上不同的恶性肿瘤。cSCLC中不同组织学成分的共存并非简单的肿瘤混合而是反映了癌细胞的可塑性。研究手段采用空间分辨的基因组/转录组测序 单细胞RNA测序scRNA-seq。研究对象涵盖所有三种主要组织学亚型SCLC/LUAD、SCLC/LUSC、SCLC/LCNEC的未经治疗的cSCLC患者样本。研究目标通过表征cSCLC的转录状态、克隆演化和空间异质性揭示谱系可塑性的调控机制并阐明可能影响分子表型、免疫景观及治疗反应的TME相关因素。研究的患者队列和实验设计总人数19例未经治疗的cSCLC患者。亚型分布SCLC/LUAD肺腺癌10例P1-P10SCLC/LUSC肺鳞癌3例P11-P13SCLC/LCNEC大细胞神经内分泌癌6例P14-P19病理特征除P17号患者SCLC与LCNEC成分紧密混合无清晰边界外其余样本中SCLC与NSCLC或LCNEC成分的区域边界清晰可通过病理检查明确区分。实验设计多组学方法多区域全外显子测序WES从16例患者的FFPE样本中通过显微切割收集SCLC和NSCLC/LCNEC成分的多个区域共完成95个区域的WES。单核RNA测序snRNA-seq对12例患者进行覆盖全部三种亚型。空间转录组学ST对6例患者进行覆盖全部三种亚型。结果1、多区域全外显子测序WES揭示cSCLC的突变图谱样本与测序概况对16例患者的95个肿瘤区域50个SCLC、40个NSCLC/LCNEC、5个混合区及配对正常组织进行了高深度测序。每个肿瘤区域平均体细胞突变数为547个范围85-1133。关键基因突变特征TP53和RB1TP53突变见于除P3外所有患者的SCLC和NSCLC/LCNEC区域为克隆性突变RB1在6例患者中为克隆性突变在P2和P9中为亚克隆突变。EGFR突变仅在SCLC/LUAD亚型中发现发生率为40%4/10。该突变在SCLC和LUAD成分中共享提示其为克隆性突变。突变类型19号外显子缺失、L858R、E709VG719C与纯LUAD一致。该频率与亚洲纯LUAD患者44%相近但显著高于纯新发SCLC~3%提示SCLC/LUAD亚型具有独特的遗传特征并支持NE转化假说。全基因组拷贝数变异CNA特征整体模式同一患者的不同组织学亚型CNA模式高度一致提示它们可能源自相同的祖细胞。常见变异高频扩增1q、5p、6p。高频缺失3p、4q、5q、10q、15q。与纯SCLC的区别cSCLC的CNA特征与纯SCLC不同纯SCLC常见3q/5q扩增及13q/17p缺失。3p缺失在60%6/10的SCLC/LUAD、50%1/2的SCLC/LUSC和100%4/4的SCLC/LCNEC样本中存在是NE转化的危险因素。CNA负荷SCLC区域的CNA负荷显著高于LUAD或LUSC区域但在SCLC/LCNEC样本中SCLC与LCNEC区域无显著差异可能与其高增殖和高基因组不稳定性有关。结果2、基因组进化揭示cSCLC的单克隆起源单克隆起源的证据同一肿瘤内不同组织学成分SCLC与NSCLC/LCNEC的体细胞突变谱高度一致即使来自不同组织块。示例P11患者SCLC/LUSC的12个ROI来自3个组织块中SCLC和LUSC区域的突变存在大量重叠提示它们源自同一祖先克隆。克隆进化与系统发育树主干突变truncal mutations每个样本中多个组织学区域共享致癌主干突变如TP53、RB1、EGFR、PTEN表明这些突变发生在组织学分岔之前。TP53 几乎在所有样本的系统发育树根部被发现与既往报道一致。早期驱动事件如NRAS、ARID1A肺癌关键表观抑癌基因在大部分区域存在少数阴性区域可能因肿瘤细胞含量低或等位基因分数低于检测阈值。谱系特异性私有个分支限于SCLC区域的突变AFF1、PTEN、BCL9、CAMTA1。限于LUSC区域的突变LCK、WT1。结论支持分支进化模型——形态上不同的SCLC和NSCLC或LCNEC成分从单一祖先克隆产生随后分化为不同的形态和谱系状态。对NE转化的关键支持SCLC/LUAD亚型在4例SCLC/LUAD患者P6-P9中EGFR突变LUAD常见新发SCLC极罕见同时存在于SCLC和LUAD区域。提示SCLC和LUAD细胞共同起源于一个EGFR突变的共同祖细胞进一步支持SCLC/LUAD混合型cSCLC中存在LUAD向SCLC的神经内分泌NE转化。该研究通过系统发育分析证明cSCLC中不同的组织学成分源自同一个祖先细胞在主干驱动突变如TP53发生后通过分支进化形成各自谱系特有的突变其中SCLC/LUAD亚型的EGFR突变共享为NE转化提供了直接证据。结果3、提高cSCLC检测灵敏度的基于突变的诊断方法cSCLC Detector 的设计基于4个基因的SNV检测面板EGFR、KRAS、BRAF、PIK3CA。这些基因的突变在LUAD和LUSC中高度特异在纯SCLC中极少见。cSCLC Detector能够在仅取到SCLC成分的小活检样本中通过检测NSCLC特异性基因突变提高cSCLC的分子检测灵敏度弥补病理取材局限导致的漏诊问题。结果4、空间转录组学揭示了cSCLC中由侵袭性癌症相关成纤维细胞CAF 分隔的肿瘤区域研究设计与细胞分群对6例cSCLC患者组织切片进行空间转录组ST分析鉴定出10个不同的聚类。通过参考scRNA-seq数据LUAD、LUSC及SCLC亚型对spots进行注释。关键聚类聚类121.5%成纤维细胞主导区域高表达THY1、PDGFRB、胶原相关基因。聚类45.9%免疫浸润区域T细胞、B细胞、巨噬细胞标记。聚类213.4%NSCLC/LCNEC信号为主混合有成纤维细胞和免疫细胞。聚类6SCLC细胞富集区域表达CHGB、NCAM1、NEUROD1、ASCL1未检测到POU2F3。空间分布特征肿瘤区域空间分离所有6例样本均显示不同的肿瘤区域其空间模式与CNA负荷一致肿瘤富集区CNA更显著。免疫浸润差异NSCLC/LCNEC富集区聚类2免疫浸润高而SCLC富集区聚类6免疫浸润相对较低提示空间免疫排斥异质性。成纤维细胞的关键作用分隔肿瘤区域成纤维细胞区域频繁位于不同肿瘤区域之间并将其分隔。在SCLC与NSCLC界限清晰的样本中这些边界定位的成纤维细胞与富含胶原的基质带一致类似NSCLC中的COL11A1⁺ CAF屏障。侵袭性CAF亚型特征这些分隔肿瘤区域的成纤维细胞富集CAF S3亚型特征一种位于肿瘤边缘的侵袭性亚型与更差预后相关。标记基因表达COL11A1、多种纤维状胶原COL1A1/A2/A3、ECM/活化成纤维细胞标记FAP、POSTN、CTHRC1及基质重塑因子THBS2、SPARC、MMP2/11。功能提示呈现产生ECM的促结缔组织增生程序与NSCLC中定义的COL11A1⁺ CAF基因模块高度一致。两种功能不同的成纤维细胞亚型NSCLC富集区内的成纤维细胞聚类2呈现炎症性CAFiCAF样程序。标记基因ADH1B、CXCL12、CXCL14、IL6、PTGS2。特征纤维状胶原表达水平较低类似于NSCLC中报道的ADH1B⁺ iCAF。边界区域的CAF S3/COL11A1⁺ 成纤维细胞呈现促结缔组织增生/侵袭性表型。高表达促迁移基因FNDC1、TEM4与免疫抑制和转移促进相关。空间组织与免疫排斥机制结构特征致密的胶原丰富的CAF S3/COL11A1⁺ 条带将SCLC与邻近NSCLC肿瘤区域分隔开且SCLC区域淋巴细胞稀少。机制类比这与NSCLC中报道的CAF介导的、基于胶原的免疫排斥机制类似。临床意义CAF S3亚型在cSCLC的TME中广泛富集覆盖几乎所有组织学亚型。CAF S3可能导致cSCLC预后比新发SCLC更差并可能驱动治疗耐药性增加和疾病进展。结果5、空间去卷积揭示了cSCLC中SCLC和NSCLC区域的差异性TME特征空间解卷积揭示的TME差异NSCLC/LCNEC区域高度浸润免疫细胞和成纤维细胞。SCLC区域浸润极少呈现免疫荒漠表型。空间关系Ripley’s K函数NSCLC/LCNEC区域与免疫细胞/成纤维细胞强聚类SCLC区域则倾向于排斥浸润细胞。多技术验证多重免疫荧光mIF在7例SCLC/LUAD样本中验证Napsin A⁺ LUAD区域大量CD3⁺ T细胞和PDGFRβ⁺ 成纤维细胞浸润。Synaptophysin⁺ SCLC区域T细胞和成纤维细胞稀少“冷”免疫表型。免疫状态差异的分子机制由于SCLC与NSCLC共享相同的主干驱动突变排除遗传硬连线差异研究转向转录和基质特征MHC-I抗原呈递下调SCLC富集区持续低表达HLA-I类基因HLA-A、B、C和B2M导致T细胞排斥。CAF S3屏障SCLC-NSCLC交界处的成纤维细胞富集带CAF S3/COL11A1⁺ 程序及胶原重塑特征形成物理和生化屏障阻碍免疫浸润。结论免疫二态性的成因cSCLC中SCLC区域免疫排斥/荒漠与NSCLC区域免疫浸润的对立免疫状态可能由以下两者共同驱动SCLC区域特有的抗原呈递下调交界处CAF S3相关的致密胶原基质屏障。空间转录组学揭示了原位LUAD-SCLC的转化分化研究背景与数据整合LUAD向SCLC的神经内分泌NE转分化最初在EGFR突变的LUAD中于选择性治疗压力下被发现。本研究整合了既往包含组织学转化样本转化前LUAD、转化后SCLC、混合组织学中的T-LUAD和T-SCLC的转录组数据。转分化轨迹的发现投影分析显示一条连续的NE转化轨迹一端从未转化的LUAD右下另一端转化后的SCLC左上中间T-LUAD和T-SCLC位于两者之间关键发现cSCLC中SCLC和LUAD区域的转录组状态更接近T-LUAD和T-SCLC中间状态而非纯LUAD或纯SCLC的极端状态。这表明这些区域代表共存LUAD和SCLC转录组特征的过渡可塑性状态。空间结构与转分化状态的关系P6SCLC与LUAD空间分离LUAD和SCLC spots的转录组状态在转化谱系上更加两极分化。P4SCLC与LUAD空间交错混合两种区域的转录组状态都更接近NE转化轨迹的中间区域。推论空间上更混合的肿瘤结构可能与处于中间状态的谱系可塑性增加相关这种可塑性积极塑造着LUAD与SCLC之间的转变。结果6、单核测序的分析发现cSCLC细胞的独特转录状态对12例cSCLC样本进行snRNA-seq共获得150,738个高质量细胞。cSCLC细胞形成三个独特的恶性细胞簇簇0、1、4其CNA负荷显著升高。这些细胞表达SCLC相关基因ASCL1、SCG2、ASCL2但与纯SCLC细胞相比具有不同的转录状态。SCLC亚型可塑性与共存纯SCLC亚型互斥ASCL1⁺ A型、NEUROD1⁺ N型、POU2F3⁺ P型。cSCLC空间转录组解卷积显示亚型共定位更普遍A/N共存、A/P共存。snRNA-seq三元图分析cSCLC中SCLC样细胞广泛分布于三元空间许多细胞占据中间组分区域呈现混合表达特征。杂交细胞比例纯SCLC中仅3.7%为杂交细胞cSCLC中33% 的SCLC样肿瘤细胞为转录杂交细胞。新发现cSCLC中SCLC样细胞存在NE亚型与POU2F3亚型之间的可塑性纯SCLC中未见报道。蛋白水平验证IHC证实了A/N共定位、纯A型、P型主导等多种模式与测序结果一致。NSCLC-SCLC连续谱中的转录中间状态cSCLC细胞在NSCLC与SCLC参考细胞之间呈单峰分布证实存在真正的转录中间状态而非简单细胞混合。沿连续谱的生物学程序变化高NSCLC评分细胞富集T细胞介导的细胞毒性、抗原呈递、中性粒细胞趋化、ECM组织/胶原重塑。向SCLC过渡DNA损伤修复、细胞周期检查点活性逐渐升高代谢从炎症驱动型转向氧化磷酸化升高和选择性自噬。中间状态验证二次规划模型参考细胞集中在连续谱两端cSCLC肿瘤细胞在中间区域呈单峰分布而非双峰。证实个体肿瘤细胞确实经历中间/杂交状态而非LUAD样细胞被SCLC样细胞逐步取代的群体转变。扩展到SCLC/LUSC亚型同样观察到LUSC-SCLC轴上的单峰中间分布提示NE转化可塑性可能也存在于SCLC/LUSC亚型。结论cSCLC中的个体肿瘤细胞通过中间/杂交状态经历神经内分泌转化最终获得完全的SCLC表型这一过程伴随着SCLC亚型可塑性的显著增强A/N/P亚型共存于同一细胞和沿NSCLC-SCLC连续谱的转录程序系统性重塑。最后来看看方法生活很好有你更好。