胰腺导管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）一直是世界上最可怕、最致命的恶性肿瘤之一，5年生存率低于10%。同时，PDAC伴有高度转移性，治疗难度极大，现有疗法的收效甚微。尽管在PDAC的早期诊断和治疗方面取得了一些进展，但是由于其极高的远端转移风险，即使进行手术治疗，患者的预后仍然十分不乐观。目前，对于PDAC的微环境特别是转移性微环境的了解非常有限，是因为大多数PDAC患者的转移性肿瘤组织无法通过手术切除直接获得，研究人员只能通过穿刺技术来收集有限的转移组织活检，这极大地限制了对转移性PDAC整体肿瘤微环境的全面了解和评估。

2023年8月23日，南京大学附属鼓楼医院消化科吕瑛主任、南京大学生命科学学院陈迪俊副教授联合南京大学附属鼓楼医院消化科邹晓平主任在《Nature Communications》发表了题为Single cell transcriptomic analyses implicate an immunosuppressive tumor microenvironment in pancreatic cancer liver metastasis的研究论文。该研究基于10x单细胞转录组技术绘制了同步切除的PDAC原发肿瘤和与之相匹配的肝转移灶的单细胞转录组图谱，描述了原发肿瘤和肝转移灶之间不同的细胞群分布和细胞间相互作用，发现了肿瘤细胞在原发和转移部位之间不同的转录组学特性，还识别了可能有助于转移灶免疫抑制微环境形成的基质细胞和免疫细胞的特定亚型。这些结果为了解 PDAC 肝转移和开发针对转移性 PDAC 患者的个性化疗法提供了有用的机理信息。

文章题目：Single cell transcriptomic analyses implicate an immunosuppressive tumor microenvironment in pancreatic cancer liver metastasis

期刊：Nature Communications

影响因子：16.6

发表时间：2023年8月

主要技术：单细胞转录组测序

研究方法

研究人员利用10x Genomics的单细胞转录组技术对4名PDAC并伴有肝转移的患者的8个新鲜组织进行了单细胞转录组测序，结合公共数据库，对导管细胞，成纤维细胞，髓系细胞以及淋巴系细胞进行亚群分析，描绘PDAC原发肿瘤和肝转移性病变的单细胞转录组图谱，最后对所有细胞类型进行互作分析，发现不同细胞在肝转移病灶的相互作用减少，最终揭示了PDAC肝转移的免疫抑制性肿瘤微环境。

研究结果

首先，研究人员对4例PDAC患者（原发（PT）组和肝转移（HM）组）的8个新鲜组织进行了单细胞RNA测序，聚类分析后发现导管细胞、成纤维细胞和髓系细胞在患者或组织类型中表现出高度异质性，同时也是差异表达基因(DEGs)最多的细胞类型，表明这些细胞类型在不同环境中具有高度动态的转录状态[图1]。

图1 原发性和配对肝转移PDAC组织的单细胞转录组分析接着，研究人员对导管细胞亚群进行infer CNV分析，发现HM组的导管细胞为高恶性细胞，NT组的多为良性导管细胞。CIBERSORTx分析显示CEACAM6+细胞和CEACAM5+导管细胞的丰度均与较差的总生存率(OS)显著相关。相反，MALAT1+细胞的丰度与较好的OS相关[图2]。 

图2 导管细胞的转录特征和CNV异质性然后，研究人员使用RNA velocity和Monocle2进行了无监督的细胞轨迹分析。两种分析结果均显示导管细胞起源于干细胞样/增殖细胞，基于Monocle2的伪时间轨迹分析定义了5种细胞状态(S1-S5)。对S5中的基因表达进行维恩分析发现，LITAF和SPRR1B在转移性中高表达和在TCGA数据集中这两个基因的高表达与预后不良显著相关。免疫组化（IHC）的结果也证实了这一点，表明LITAF的表达与PDAC的转移进展有关[图3]。

图3 拟时序分析显示不同导管细胞的分化状态接下来，研究人员进一步验证了myCAF、iCAF和apCAF在PT和HM组织中的积累，发现其中大部分是myCAF (RGS5+)亚群，并且主要在HM组织中表达，并免疫荧光染色结果也验证了这一点，揭示了PDAC 转移进展过程中存在特定 myCAF亚群的富集[图4]。

 

图4 原发和转移性PDAC组织肿瘤微环境中成纤维细胞的转录谱分析

同时，研究人员还鉴定了六组巨噬细胞，包括脂质相关巨噬细胞(lam)的四种亚型。LAM3亚群主要出现在CCL18高表达的HM组织中（CCL18通过抑制炎症因子的产生发挥免疫抑制功能）。研究人员发现在HM组织中富集的CCL18+ LAM3细胞表现出最高的代谢活性。研究人员还发现了两个肿瘤相关的中性粒细胞簇都在HM组织中大量表达，尤其是S100A8+中性粒细胞。这些发现强调了脂质相关巨噬细胞和中性粒细胞的某些亚型在促进PDAC转移中的作用[图5]。

图5 髓系细胞在原发肿瘤和肝转移组织肿瘤微环境中的转录图谱研究人员通过淋巴细胞亚群分析发现NK细胞，FoxP3+ Treg细胞对肝转移肿瘤中促肿瘤微环境的形成至关重要，并通过免疫荧光染色验证了这一结果[图6]。

图6 原发肿瘤和肝转移组织的肿瘤微环境中淋巴样细胞的转录景观最后，研究人员通过对所有的细胞类型进行CellPhoneDB分析，发现不同细胞类型在HM组织中的相互作用远低于PT组织，表明转移性肿瘤细胞与周边环境接触的较少，有助于形成免疫抑制性微环境，这可能是PDAC细胞在转移部位定植的重要机制[图7]。

图7 原发性和转移性PDAC组织肿瘤微环境中细胞-细胞相互作用网络的动态

研究结论

本研究通过10x单细胞技术展示了一组原发性和转移性PDAC肿瘤样本的肿瘤微环境景观图谱，并深入研究了微环境中不同细胞成分的相互作用和功能表型，揭示了转移性PDAC的免疫抑制微环境的机制。虽然上述研究发现还需进一步的功能验证，但也为晚期PDAC的治疗提供了新的开发策略。

 

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