文献集锦 | 非因空间多组学技术在胰腺癌肿瘤微环境中的研究策略

PDAC仍是一种难以治愈的疾病，在5年生存率方面也仅约为8.9%左右。该病症常被确诊为晚期癌症，并受限于现有疗法的选择。除了传统的手术切除和放化疗之外，在精准医学时代下已有越来越多的新辅助治疗方案逐渐临床应用起来。通过空间组学技术深入解析肿瘤微环境中的组织特征，则有助于我们深入理解PDAC发生的生物学机制以及开发出更具临床价值的早期诊断标志物；同时结合获得的空间多组学信息与临床分期数据，则有助于我们更好地解读不同治疗方案的作用机制，并推动精准肿瘤医学的发展进程。以下分享了两篇基于DSP空间多组学技术和临床数据整合的研究综述；这些文章或许能为相关领域的研究者提供一些参考思路

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案例集锦

案例1：构建胰腺癌高分辨率的空间分子图谱

2022年8月发表在《Nature Genetics》题为“Single-nucleus and spatial transcriptome profiling of pancreatic cancer identifies multicellular dynamics associated with neoadjuvant treatment"的文章，该文章中研究团队利用单核RNA测序（snRNA-Seq）和DSP WTA空间全转录组分析技术针对43例接受新辅助治疗和未接受治疗的原发性胰腺导管腺癌肿瘤样本构建了一个高分辨率的分子全景，详细揭示了PDAC的细胞亚型和空间细胞社群。该项目采用了一种完善的分子和细胞分类方法，可为临床分层提供一个更全面的框架，并为靶向特定细胞表型或多细胞互作的治疗方案的选择提供一个路线图。

研究思路：

图1 通过将 tumor 和 CAF 区域 映射至 组织 空间 区域 分析其动态关系, 明确展示了 表达 程序 在 肿瘤 内部 和 外 部 之 间 的 异 质 性 关系。

左图：展示的是5微米厚度H&E染色法固定的点样装置（FFPE）切片及其与该肿瘤相关的连续切片上的DSP-WTA图像；右图中标注了感兴趣区域

研究团队采用了DSP WTA空间全转录组技术生成切片上的感兴趣区域（ROI）的空间转录组图谱。接着研究团队运用空间全转录组数据与snRNA-Seq细胞类型特征展开反卷积分析，并将其肿瘤及CAF程序的表达映射至各个ROI。研究团队对ROI中的表观遗传标记特征进行了深入剖析，并最终识别出三个多细胞群体。此外，在CRT及未经治疗样本中不同ROI间由受体-配体相互作用所驱动的基因共表达情况也得到了进一步探索。

图2左: 恶性程序(PD-Mb4)、CAF程序和免疫细胞所涉及的空间分析表明了三种不同的多细胞群落及其与治疗相关的受体-配体相互作用

右：ROIs中共表达的空间定义的受体-配体对

研究结论：

通过运用snRNA-seq技术和DSP空间组学方法对样本进行分析，并筛选出组织中分布相对独立的空间离散多细胞群体。进一步解析了这些表观遗传特征与其临床治疗反应之间的关联性。为深入探究胰腺癌分子机制及优化个性化治疗策略提供了重要的理论依据。

案例2：构建胰腺癌免疫微环境空间分子图谱

2020年5月发表于《JCI Insight》的一篇题为“Immunologic alterations in the pancreatic cancer microenvironment of patients treated with neoadjuvant chemotherapy and radiotherapy”的文章中研究者提出了联合化疗方案FOLFIRINOX将重塑胰腺导管癌（PDAC）免疫微环境。目前针对辅助治疗条件下免疫微环境的深入研究和机理尚不明确。探索基于微环境中信号通路及其靶向机制将为新的治疗组合策略提供理论依据。研究团队通过单核DSP WTA空间全转录组分析技术和nCounter数字化多重基因表达谱分析技术对接受不同治疗方法的胰腺导管腺癌肿瘤样本进行了详细分析构建了一个高分辨率的空间分子图谱最终揭示了常规疗法如何通过调节肿瘤、免疫和基质成分来影响肿瘤微环境的作用机制

研究方法：

共选取了24例病例并分为四个小组别进行研究和分析。每个小组别均提供6份FFPE样本作为研究材料。具体分配方案如下：第一小组仅开展常规手术治疗；第二小组采用FOLFIRINOX联合化疗后再行手术切除；第三小组实施SBRT联合FOLFIRINOX辅助化疗后再开展根治性手术；第四小组则综合运用FOLFIRINOX联合化疗与新辅助放疗后再实施根治性手术。

基于nCounter数字化的多重基因表达谱分析技术对PanCan-immune profiling 的 770 基因 panel 进行检测与分析流程的完成

采用DSP空间蛋白组分析方法，在18例病人样本中对肿瘤细胞区域（PanCK）、免疫细胞区域（CD45）、基质细胞区域（α-SMA）所包含的27个免疫微环境相关的蛋白质完成空间表达检测

研究思路：

图3. PDAC肿瘤中富含肿瘤、富含免疫细胞和富含基质的区域的选择

采用nCounter多重基因表达分析技术对四个治疗组进行免疫谱差异研究后发现不同治疗方案间的差异与关联性

图4. 不同治疗方式之间的ROI区域差异基因；

新辅助治疗改变了肿瘤丰富区域免疫相关蛋白的表达水平

研究结论：

研究者们发现，在暴露于新辅助治疗的过程中，肿瘤微环境中的基因表达呈现出一定的关联性。这一发现进一步提示，在PDAC治疗方案中结合化疗与放疗以及免疫疗法时所面临的具体适应性问题。整体而言，在当前的研究框架下我们获得了关于PDAC肿瘤微环境调控机制的重要见解。

此外, Non-Institutional Biologics还为研究人员汇编了过去三年内关于DSP空间多组学技术在胰腺癌研究中的文章供其参考。

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非因生物空间多组学研究策略

非因生物依托其数十年积累的丰富空间多组学研究经验，并凭借资深的空间多组学技术专家以及强大的生信分析团队的支持，已构建了完善的_space_..._策略体系。现列举若干空间组学分析方法以供研究者参考和应用。