《Cancer Science》:Spatial Transcriptomics and Bulk RNA-Seq Analysis Revealed Molecular Classification of Invasive Lobular Carcinoma
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浸润性小叶癌(invasive lobular carcinoma, ILC)是乳腺癌的特殊亚型,其组织学亚型形态多样且预后存在差异。相较于经典型ILC(classic-ILC, C-ILC),多形性ILC(pleomorphic-ILC, P-ILC)因高级
浸润性小叶癌(invasive lobular carcinoma, ILC)是乳腺癌的特殊亚型,其组织学亚型形态多样且预后存在差异。相较于经典型ILC(classic-ILC, C-ILC),多形性ILC(pleomorphic-ILC, P-ILC)因高级别核异型性及有丝分裂活跃而预后更差,但二者的分子差异尚未明确。为填补这一空白,研究人员对4例新鲜冷冻C-ILC样本及4例新鲜冷冻P-ILC样本开展空间转录组学分析,并通过批量RNA测序数据集验证结果可重复性。研究发现P-ILC中细胞热应激反应显著富集;进一步基于空间转录组中差异表达基因进行分子聚类,将ILC划分为增殖型(proliferative, PR)、免疫应答型(immunoreactive, IM)及基质富集型(stroma-rich, ST)三类分子亚型,各亚型对应不同预后结局。尽管这些分子亚型与C-ILC或P-ILC未完全对应,但PR亚型倾向于包含P-ILC,ST亚型倾向于包含C-ILC,且其特征与既往报道的亚型具有可比性。当前ILC治疗多与浸润性导管癌(invasive ductal carcinoma, IDC)相似,较少考虑分子亚型分类。本研究结果表明,分子分型较传统组织学分型更能精准反映预后,有望为ILC提供潜在诊断标志物及治疗靶点。
《Cancer Science》发表的该研究聚焦浸润性小叶癌(ILC)的分子异质性问题。ILC占乳腺癌的10%–15%,以E?钙粘蛋白(CDH1)缺失导致的细胞离散生长为特征,临床呈多灶性、双侧发病倾向,转移偏好卵巢与胃肠道。其组织学亚型中,经典型ILC(C?ILC)细胞形态均一、核分裂象少见,而多形性ILC(P?ILC)表现为高级别核异型及高增殖活性,预后显著更差。既往基因组研究显示P?ILC更易出现p53缺失及ERBB2扩增,但二者间的转录组层面分子差异仍不明确。此外,现有ILC临床治疗多参照浸润性导管癌(IDC)方案,缺乏针对其分子特征的精准分型体系,亟需通过新技术解析其肿瘤微环境与分子特征,为预后评估及靶向治疗提供依据。
研究人员共纳入8例未经治疗的原发性ILC患者样本(4例C?ILC、4例P?ILC),所有样本均来自日本国立癌症中心医院的生物样本库,同时独立收集20例管腔型ILC样本用于免疫组化验证。关键技术方法包括:采用10× Genomics Visium平台进行空间转录组测序,通过Space Ranger及Seurat流程完成数据归一化、降维聚类与差异基因分析;联合STdeconvolve与SpaCET两种无参考解卷积工具实现空间位点细胞类型注释;利用inferCNV包基于正常上皮位点推断拷贝数变异(CNV);整合TCGA、RATHER(GSE68057)及METABRIC三个公共批量RNA测序队列(共424例ILC样本)进行分子分型验证与生存分析;通过基因集变异分析(GSVA)与基因集富集分析(GSEA)解析通路活性差异;采用免疫组化检测Ki67、αSMA、CD31及CD3的蛋白表达水平。
3.1 空间转录组图谱构建
研究人员通过整合8例ILC样本的空间转录组数据,共获得12099个有效位点,将其注释为癌主导、基质主导、内皮细胞、免疫细胞、基底细胞及混合位点六大类。癌主导位点的ERBB2表达与免疫组化结果存在部分不一致,可能源于mRNA与蛋白表达调控的差异。拷贝数变异分析显示癌主导位点CNV频率显著高于基质与基底位点。
3.2 癌主导位点的分子差异
对比C?ILC与P?ILC的癌主导位点,发现P?ILC显著富集细胞周期、DNA修复、PI3K?AKT信号及细胞热应激反应通路。假批量分析证实热应激反应基因在P?ILC中表达显著升高(p=0.029),而其余通路虽呈上调趋势但未达统计学显著性。
3.3 基质主导位点的分子差异
基质主导位点分析显示,P?ILC中血管生成、细胞外基质(ECM)重塑相关通路活性更高,上游调控因子PDGF?BB、VEGF、FGF2等表达上调;C?ILC则富集免疫调节相关通路,但假批量分析未发现组间统计学差异。
3.4 免疫特征比较
三级淋巴结构(TLS)评分在两组间无显著差异,但1例C?ILC样本(NCCLC6)呈现高细胞毒性T细胞与M1巨噬细胞浸润、高TLS评分的抗肿瘤免疫状态,而三阴性P?ILC样本(NCCLC3)则表现为Treg与M2巨噬细胞富集的免疫抑制微环境。
3.5 细胞互作差异
细胞通讯分析显示,C?ILC的整体信号互作数量与强度高于P?ILC。Midkine(MK)信号与巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)信号在两类亚型中均为核心通路,其中MK信号输入在P?ILC癌主导位点更强,提示其促癌进展作用;MIF信号输出更强,参与肿瘤微环境形成。基底细胞是多效蛋白(PTN)信号的主要发送者。
3.6 空间结果的跨队列验证
在TCGA批量RNA测序队列中,P?ILC的G2/M检查点与细胞热应激反应的GSVA评分显著高于C?ILC,验证了空间转录组的发现。免疫组化结果显示P?ILC的Ki67阳性率显著高于C?ILC,而CD31、αSMA、CD3表达无组间差异。
3.7 ILC的分子分型
基于空间转录组衍生的基因集,在三个公共队列中将ILC聚类为PR、IM、ST三种分子亚型。PR亚型富集细胞周期与热应激通路,倾向于包含P?ILC、3级肿瘤及管腔B/三阴性亚型,预后最差;ST亚型富集ECM与血管生成通路,倾向于包含C?ILC、1级肿瘤及管腔A亚型,预后较好;IM亚型同时表达抗肿瘤与促肿瘤免疫标记。HER2阳性样本多归类于IM亚型,但ERBB2表达在PR亚型最高。干细胞标记NANOS1在PR亚型中表达趋势最高,高表达者总生存期较短。
讨论部分指出,本研究首次通过空间转录组揭示了C?ILC与P?ILC的分子特征,证实细胞增殖相关基因是区分预后的核心标志。尽管PI3K?AKT通路在ILC中高频突变,但其未成为分子分型的关键驱动因素;基质相关特征在P?ILC的单个位点中富集,但在批量样本中因肿瘤异质性被稀释。研究局限性包括空间分辨率未达到单细胞水平、依赖无参考注释工具、样本量较小等,但通过公共队列验证确保了分子分型的可重复性。该分子分型体系突破了传统组织学分型的局限,为ILC的精准预后评估与个体化治疗提供了新依据。