Scissor+上皮细胞通过CCL20-CCR6轴与MDK信号通路重塑转移微环境驱动肝细胞癌肝内转移的多组学图谱

《Cellular Oncology》：Multi-omics profiling reveals that Scissor+ epithelial cells regulate intrahepatic metastasis of HCC via remodeling the metastatic microenvironment

本研究针对肝细胞癌（HCC）肝内转移（IM）早期阶段恶性上皮细胞异质性机制不清的难题，通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）、空间转录组学（ST）及机器学习技术，首次鉴定出与患者不良预后密切相关的Scissor+上皮细胞亚群。研究发现该亚群通过CCL20-CCR6轴招募CD4+调节性T细胞（Treg）介导免疫抑制，并经MDK-SDC2/MDK-NCL信号重塑BCAM+癌症相关成纤维细胞（CAFs），共同促进血管生成与免疫逃逸。基于此构建的Scissor+相关上皮评分（SRES）预后模型在TCGA、GSE14520和ICGC-LIRI队列中显著优于39个已发表标志物，为HCC早期转移干预提供了新型靶点与精准预测工具。

　　

肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的第四大原因，五年相对生存率仅为18%，其预后差主要归因于高转移率和术后复发。尤其值得关注的是，肝内转移（IM）作为HCC最常见的转移形式，常发生在诊断前，但受技术限制，IM在单细胞水平的异质性特征尚不明确。肿瘤微环境（TME）在肿瘤进展中扮演关键角色，其中上皮-间质转化（EMT）型HCC呈现免疫荒漠特征，且癌症相关成纤维细胞（CAFs）在早期转移中的作用仍知之甚少。因此，揭示IM的细胞异质性及其微环境重塑机制，对开发早期诊断生物标志物和改善患者预后具有重要意义。

为解决上述问题，海军军医大学朱文龙、范畅、姚佳利等人在《Cellular Oncology》发表研究，通过多组学整合分析揭示了Scissor⁺上皮细胞通过调控免疫和基质细胞驱动HCC肝内转移的新机制。研究利用来自23例肝样本的scRNA-seq数据（包括正常肝、原发肿瘤和IM组织），结合TCGA、GSE14520和ICGC-LIRI队列的转录组与临床数据，以及空间转录组数据，通过Scissor算法识别表型相关细胞亚群，采用机器学习构建预后模型，并利用细胞实验验证关键互作通路。

主要技术方法

研究整合多中心scRNA-seq数据（PRJCA007744和GSE115469数据集），采用Seurat进行细胞聚类注释，通过Scissor关联表型识别Scissor⁺上皮细胞，利用Monocle和Slingshot拟时序分析细胞演化轨迹。细胞互作通过CellChat和NicheNet解析，预后模型基于MIME平台整合101种机器学习算法筛选标志基因。实验验证包括Western blot、RT-qPCR、Transwell迁移实验和多重免疫组化（mIHC）等。

3.1 肝内转移HCC微环境图谱

研究通过对21,631个IM细胞、114,219个原发肿瘤（PT）细胞和5,978个正常肝（NC）细胞的分析，鉴定出8种主要细胞类型。Ro/e分析显示，IM组织中CAFs、CD4⁺T细胞、CD4⁺Treg、树突状细胞和中性粒细胞显著富集，而CD8⁺T细胞和B细胞比例下降，提示IM微环境呈免疫抑制特征。

3.2 上皮细胞异质性及演化轨迹

上皮细胞被分为7个亚群，其中C3、C4、C5和C6在IM中富集，功能分析显示C3高表达细胞周期相关基因，C4-C6富集EMT通路。拟时序分析表明，正常上皮细胞（C2）经中间状态向恶性亚群分化，CNV分析进一步确认C3-C6具有高恶性程度。

3.3 Scissor⁺上皮细胞促进IM及其预后价值

Scissor⁺细胞主要富集于C3亚群，高表达AKR1C3、SPP1等促转移基因。功能富集显示Scissor⁺细胞活跃于糖酵解和NF-κB通路。生存分析表明，Scissor⁺特征与患者不良预后显著相关。

3.4 机器学习揭示Scissor⁺上皮细胞基因的预后意义

通过MIME平台筛选出SPP1、CTSA、CCT5、HSPA6、NDRG1和CCT6A六个基因构建SRES预后模型。在多个队列中，SRES-high患者总生存期显著缩短，且模型预测性能优于39个已发表标志物。

3.5 SRES相关基因在IM中的验证

空间转录组和免疫组化验证SRES基因在IM组织中高表达。体外实验显示，这些基因在高转移细胞系（HCCLM3/MHCC97H）中表达上调，进一步支持其促转移功能。

3.6 Scissor⁺上皮细胞通过重塑免疫微环境促进IM

Scissor⁺细胞通过CCL20-CCR6轴招募CD4⁺Treg，诱导免疫抑制。mIHC证实两者在IM组织中共定位，且相关患者预后较差。

3.7 Scissor⁺上皮细胞通过重塑CAFs促进IM

BCAM⁺CAFs在IM中特异性富集，拟时序分析显示其由CTHRC1⁺CAFs演化而来。CellChat分析发现Scissor⁺细胞通过MDK-SDC2/MDK-NCL信号与BCAM⁺CAFs互作，促进血管生成。

3.8 Scissor⁺上皮细胞通过MDK信号招募并教育成纤维细胞

Transwell和Western blot实验证实，Scissor⁺细胞条件培养基可招募LX-2成纤维细胞并诱导其转化为BCAM⁺CAFs，而敲低MDK或受体SDC2/NCL可逆转该过程。

结论与讨论

本研究首次绘制了HCC肝内转移的单细胞微环境图谱，鉴定出Scissor⁺上皮细胞为关键促转移亚群，并阐明其通过CCL20-CCR6轴招募CD4⁺Treg和经MDK信号活化BCAM⁺CAFs的双重机制。SRES预后模型为早期识别高危转移患者提供了实用工具，而CCL20-CCR6和MDK信号通路可作为潜在治疗靶点。未来研究需进一步探索Scissor⁺细胞与微环境中其他组分（如内皮细胞、髓系抑制细胞）的互作，以全面揭示转移机制。