Multi-Transcriptomic Analysis Reveals That EREG-Driven TME Crosstalk Defines Anti-EGFR Response in Colorectal Cancer

《Cancer Medicine》：Multi-Transcriptomic Analysis Reveals That EREG-Driven TME Crosstalk Defines Anti-EGFR Response in Colorectal Cancer

　　

多转录组学分析揭示EREG驱动的肿瘤微环境串扰定义结直肠癌抗EGFR反应。侧位性影响结直肠癌（CRC）预后和治疗反应，然而决定表皮生长因子受体抑制剂（EGFRI）敏感性差异的机制尚不清楚。本研究利用整合的单细胞RNA测序（scRNA-seq）、批量RNA测序（bulk RNA-seq）和空间转录组学验证，调查了与EGFRI资格（临床定义为肿瘤侧位性（如左侧）、RAS/BRAF野生型状态和微卫星稳定性（MSS）等因素）相关的肿瘤微环境（TME）。研究人员发现癌细胞特征比侧位性更能反映EGFRI资格。EGFRI合格肿瘤表现出癌细胞高表达Epiregulin（EREG）。细胞互作分析揭示了EGFRI合格CRC中特异性的“EREG/EGFR/CSF轴”：癌细胞来源的EREG刺激表达EGFR的癌症相关成纤维细胞（CAFs）的非myCAF亚型，后者通过CSF信号作用于M1/M2样肿瘤相关巨噬细胞/单核细胞（TAM/TAMo），可能促进M2极化。空间分析证实了这些相互作用细胞群的邻近性，并特异性地在合格肿瘤的癌细胞附近定位了EGFR通路激活。本研究提供了EGFRI资格的以TME为中心的观点，确定了一个驱动差异反应的关键细胞间通讯网络。这些发现表明，TME特征可能比单纯的侧位性提供更精确的患者分层，潜在地改善CRC治疗策略。

论文解读：EREG驱动的肿瘤微环境串扰定义结直肠癌抗EGFR反应

研究背景、问题与目的

结直肠癌（CRC）是全球主要的健康负担，其原发肿瘤位置（侧位性，右侧与左侧）显著影响预后及表皮生长因子受体抑制剂（EGFRI）的治疗反应。尽管左侧CRC（LCRC）在RAS野生型患者中表现出较高的EGFRI敏感性，但其潜在的分子机制仍不完全清楚。现有临床分类主要依赖侧位性，但越来越多的证据表明，肿瘤微环境（TME）的细胞间相互作用在调控治疗反应中发挥关键作用。因此，研究人员旨在通过整合多组学转录组学技术，超越传统的侧位性分类，深入解析EGFRI合格（定义为左侧原发、RAS/BRAF野生型、微卫星稳定MSS）CRC的TME特征及其介导耐药或敏感的生物学基础。

关键技术方法

本研究整合了来自公共数据库（Synapse和GEO）的六个scRNA-seq数据集，共纳入144例样本（109例肿瘤组织，35例癌旁正常组织），均为BRAF野生型、MSS且具备侧位性信息的病例。研究人员采用Seurat进行数据整合与聚类，利用inferCNV推断拷贝数变异（CNV），通过AggregateExpression和DESeq2进行伪批量RNA-seq分析。细胞间通讯通过CellChat和NicheNet进行推断，并利用Monocle3进行拟时序轨迹分析。此外，研究还结合TCGA数据库的CIBERSORTx反卷积验证，以及Visium空间转录组学技术（数据来源于Zenodo和GEO）来验证细胞互作的空间邻近性。

研究结果

1. 1.
   Integrative Analysis of scRNA-Seq Constructed a Comprehensive Atlas of Cellular Diversity in CRC
   研究人员整合分析显示，EGFRI资格比单纯的侧位性更能反映癌细胞的内在特征。通过主成分分析（PCA）发现，基于EGFRI资格的癌细胞转录组分离更为显著。此外，CIBERSORTx分析表明，EGFRI不合格病例中髓系细胞和成纤维细胞的估计比例显著降低，提示TME细胞组成的变化。
2. 2.
   EGFRI Eligibility Reflects Cancer Cell Characteristics More Than Sidedness
   在癌细胞特征层面，研究发现EGFRI合格组的癌细胞高表达EREG（Epiregulin），而其他EGFR配体（如AREG）无此关联。CNV分析显示LCRC具有更广泛的染色体不稳定性（CIN）。
3. 3.
   EREG Plays a Central Role in the Cell–Cell Interaction Network in EGFRI Eligible CRC
   细胞互作分析揭示，EGFRI合格CRC中存在独特的“EREG/EGFR/CSF轴”。具体而言，癌细胞来源的EREG作为配体，通过增强的EGF信号作用于成纤维细胞，NicheNet预测该信号可激活成纤维细胞内的AP-1复合物（FOSL1/JUNB），进而诱导集落刺激因子（CSF）家族基因的表达。
4. 4.
   Interaction Between Cancer Cells and Fibroblasts in EGFRI Eligible CRC Is Mediated by Non-myCAFs
   针对成纤维细胞的亚群分析显示，EGFRI合格组中iCAF比例较高，而不合格组中myCAF比例较高。进一步分析证实，非myCAF亚型（包括SOX6+ Fib和iCAFs）高表达EGFR，是接收癌细胞EREG信号的主要受体，而myCAF几乎不表达EGFR。
5. 5.
   Monocyte/Macrophage Lineage Cells Are Classified Into Functionally Distinct Subtypes, and CSF Signaling Is Associated With M2-Like Differentiation
   在髓系细胞中，研究人员将肿瘤相关巨噬细胞/单核细胞（TAM/TAMo）细分为三个亚型。其中，“CSF-TAM/TAMo”富集于M2样巨噬细胞和细胞外基质（ECM）相关通路。拟时序分析推断其分化轨迹从单核细胞样状态向M2样TAMs发展，表明成纤维细胞来源的CSF信号可能促进TAMs向免疫抑制性的M2样状态分化。
6. 6.
   Validation of the EREG/EGFR/CSF Axis in the Tissue Spatial Context Using Spatial Transcriptomics
   空间转录组学验证显示，在EGFRI合格病例中，EREG表达局限于肿瘤区域。通过分析 spots 与癌细胞的邻近性（Near vs. Far），发现靠近癌细胞的基质-免疫细胞簇中EGFR信号通路活性显著上调，证实了“EREG/EGFR/CSF轴”在物理空间上的功能性相互作用。

讨论与结论

讨论部分指出，本研究首次通过计算生物学方法揭示了EREG不仅是癌细胞的自分泌因子，更是启动TME信号级联的始动因素。特别值得注意的是，在CRC中，成纤维细胞主要作为EREG信号的接收者（受体），这与胰腺癌、乳腺癌等其他癌种中成纤维细胞主要作为EGFR配体生产者的角色形成鲜明对比，提示了CRC中独特的TME信号模式。尽管SOX6+ Fib和ADAMDEC1+ Fib可能为胃肠道特异性成纤维细胞，但其在轴心中的具体功能仍需实验验证。结论强调，该研究提出的“EREG/EGFR/CSF轴”为理解EGFRI敏感性提供了全新的TME视角，表明基于TME特征的分类可能比单纯的解剖学侧位性能更精确地指导CRC患者的分层治疗。本研究成果发表于《Cancer Medicine》。