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空间组学解析胰腺导管腺癌的静脉侵犯特征

2025-12-03     来源:本站     点击次数:83

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文章背景 

胰腺导管腺癌(PDAC)是最致命的实体瘤之一,患者在确诊时往往已发生远处转移。研究显示,约90%的原发胰腺癌存在微观静脉侵犯(Venous Invasion, VI),这是肿瘤细胞进入血液、播散至肝脏的关键步骤。但令人困惑的是,虽然VI与转移高度相关,却并非所有VI的患者都会复发或转移。

本研究由美国约翰霍普金斯大学团队完成,首次利用空间转录组(GeoMx DSP)和空间蛋白组学(PhenoCycler),系统解析了人类PDAC样本中静脉侵犯区域的分子特征,为理解肿瘤血管入侵及转移提供了全新的空间视角。

研究设计 

团队采用 GeoMx DSP Whole Transcriptome Atlas平台,利用SMA(α-SMA)标记血管平滑肌层,Desmin标记静脉平滑肌细胞,PanCK标记肿瘤上皮细胞,实现了对静脉侵犯部位肿瘤细胞的特异性空间捕获与全转录组分析。

对8位未经治疗的 PDAC患者的95个组织区域进行空间转录组测序,涵盖以下四类组织区:
● 正常胰腺导管(ND)
● 胰腺癌间质区(PDAC)
● 神经侵犯区(PNI)
● 静脉侵犯区(VI)

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空间转录组学对间质和静脉中的PDAC进行分析

主要发现 

1、VI区肿瘤细胞呈上皮化趋势,分子特征更接近正常导管

主成分分析显示,VI区肿瘤细胞的基因表达更靠近正常导管,而非肿瘤间质区。VI区上调的基因富集于上皮分化与胰腺外分泌功能相关通路,包括 CFTR、AMY1A、REG1B、GP2 等典型良性上皮标志基因。相反,EMT、侵袭和基质相关基因显著下调。这些结果表明,静脉内的肿瘤细胞反而呈现出更上皮化的状态,提示它们可能通过保持上皮特性的方式实现集体入侵,而非单细胞迁移。

图片正常胰腺管的转录组谱与所有癌症样本的转录组谱不同

2、VI表达谱对应经典型,而间质PDAC更偏基底型

根据Moffitt亚型分类分析,VI 区富集Classical subtype(GATA6⁺, epithelial-like)基因特征,而PDAC间质区富集Basal-like subtype(KRT17⁺, mesenchymal-like)特征。同一患者体内的不同区域也呈现出这一趋势:静脉内癌细胞呈经典型、上皮样;而间质区癌细胞呈基底型、间充质样。这一结果揭示了胰腺癌内部存在显著的空间亚型异质性。

图片VI表达谱对应经典型,间质PDAC偏基底型

3、不同形态学类型的VI,对应不同的分子特征

研究者进一步将VI分为三类:
VI–IN-like(上皮样):保留血管结构,形成新腔道
VI–destructive(破坏型):破坏血管壁、伴纤维化
VI–conventional(常规型):肿瘤团块位于血管腔内

结果发现VI–IN-like富集MYC及氧化磷酸化通路,分子特征偏上皮样、经典型,而VI–destructive富集EMT与TGFβ通路,更接近基底型、间充质表型。即便存在p53、SMAD4、CDKN2A 等驱动基因差异,这种形态–分子对应关系依然成立。

图片VI的形态亚型对应于独特的转录组特征

4、静脉侵犯并非转移中间态

当研究团队将这些VI特征与公开的转移性PDAC RNA-seq 数据进行比对时,发现转移灶更接近PDAC间质区,而非静脉侵犯区。循环肿瘤细胞(CTC)中则同时存在VI和PDAC的特征基因。这意味着,静脉侵犯中的癌细胞可能代表一种独立的上皮化侵袭状态,并非直接等同于转移播散的分子前体。

图片转移性PDAC与PDAC的相似性大于与VI的相似性

5、蛋白组验证:VI- IN-like富集CLDN18.2、GATA6、TFF1

在PhenoCycler空间蛋白组分析中,研究者检测了9个蛋白标志物。结果显示经典型标志物 GATA6、CLDN18.2、TFF1在VI–IN-like区高表达,基底型标志物KRT17、S100A2在PDAC与VI–destructive中更高。VI 标志蛋白MUC13、CEACAM5则显著富集于静脉侵犯区域。这一空间蛋白验证进一步证实了静脉侵犯存在形态-分子耦合的细胞状态异质性。

图片VI-IN-Like显示PDAC和VI-Destructive之间的蛋白质水平差异表达

文章小结

这项研究首次通过空间多组学技术,系统刻画了胰腺癌静脉侵犯(VI)的分子特征。研究发现VI区肿瘤细胞呈现上皮化、经典型特征,而非侵袭性更高的基底型。不同形态学类型的VI(IN-like与destructive)对应不同分子状态。静脉侵犯并不等同于转移,而是一个独立的空间生物学阶段。这项研究为理解 PDAC血行静脉转移的早期分子事件提供了新视角,并为未来基于空间分型的预后评估与靶向治疗策略奠定了基础。

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