近日，真邁生物用戶俄羅斯科學院托木斯克國立研究醫(yī)學中心癌癥研究所在Scientific Reports上發(fā)表了題為“Revealing molecular mechanisms of early-onset tongue cancer by spatial transcriptomics”的科研成果。該研究基于真邁生物GenoLab M高通量基因測序平臺，分別對9例舌鱗狀細胞癌樣本進行空間轉錄組學測序，并對2例樣本進行單細胞轉錄組學測序，全面揭示了早發(fā)性舌鱗狀細胞癌的獨特轉錄組特征和潛在分子機制，為該癌癥的進一步研究和個性化治療提供了參考。
舌鱗狀細胞癌（Tongue Squamous Cell Carcinoma, TSCC）是一種起源于舌黏膜鱗狀細胞的惡性腫瘤，是舌惡性腫瘤中最常見的組織病理類型。在年輕人中，早發(fā)性TSCC的發(fā)病率、侵襲性和對治療的不良反應均呈現增加趨勢，但傳統(tǒng)的病因因素如煙草、酒精和人乳頭瘤病毒（HPV）似乎并不與之相關。這意味著，我們對這種癌癥的了解還存在很大空白，需要進一步探索其致病機制。
腫瘤組織是一個極其復雜的系統(tǒng)，包含腫瘤細胞與微環(huán)境各細胞群的相互作用。這種復雜性極大地限制了早發(fā)性TSCC的研究?？臻g轉錄組學技術能夠分析組織內原始位置的單個細胞的轉錄組，揭示腫瘤核心區(qū)域與轉移邊緣區(qū)域的轉錄組差異，并確定預后相關的基因表達模式，已成為腫瘤學研究的有利工具。單細胞轉錄組技術允許在單細胞水平直接分析基因表達，提供了比傳統(tǒng)組織塊測序更高的分辨率，能夠揭示細胞亞群的差異。通過這些高通量測序手段，研究人員能夠更深入地理解腫瘤的分子異質性，并鑒定潛在的治療靶點，對早發(fā)性TSCC新型治療策略的制定具有重要意義。
丨早發(fā)性TSCC的空間轉錄組學特征
通過早發(fā)性TSCC的空間轉錄組測序（圖1），研究人員共獲得9類細胞簇，涵蓋了腫瘤細胞、腫瘤相關成纖維細胞、上皮細胞、淋巴細胞以及骨髓免疫細胞等。這些細胞簇各自表達其特征性的分子標記基因，揭示了它們的獨特身份和功能。例如，腫瘤細胞中KRT1、KRT4、KRT5、KRT10、KRT13和KRT14等角蛋白基因表達水平較高；而在腫瘤相關成纖維細胞中，COL1A1、VIM和LUM等基因高表達。在早發(fā)性TSCC的腫瘤細胞簇中，與氧化應激、血管擬態(tài)、MAPK和JAK-STAT信號通路相關的基因表達顯著增加，這些信號通路的激活可能與腫瘤進展和微環(huán)境調節(jié)密切相關。此外，腫瘤微環(huán)境的基因表達特征也顯示出與骨髓源性抑制細胞、腫瘤相關巨噬細胞和漿細胞相關的基因表達水平上升，反映了腫瘤微環(huán)境中免疫抑制和炎癥反應的激活。另外，在腫瘤侵襲的前沿區(qū)域，伴隨著血管擬態(tài)現象，腫瘤相關巨噬細胞的排列及漿細胞和淋巴細胞的聚集，共同構成了類似三級淋巴結構的特殊微環(huán)境。這種結構的形成可能與腫瘤的免疫逃逸和進展有關，為腫瘤細胞提供了一個支持其生長和轉移的有利環(huán)境。圖1 早發(fā)性TSCC的空間轉錄組特征
丨早發(fā)性TSCC的單細胞轉錄組測序
為進一步驗證空間轉錄組測序的結果，研究人員又進行了TSCC的單細胞轉錄組測序。結果顯示，腫瘤細胞簇中MAPK和JAK-STAT信號通路顯著富集，這可能是TSCC發(fā)展的關鍵驅動因素。在免疫微環(huán)境中，免疫細胞簇顯示出抗原加工和呈遞相關基因的表達減少，T細胞受體基因表達的降低，顯示了腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制現象；而與血管擬態(tài)相關的基因表達升高，可能促進腫瘤的侵襲和轉移。早發(fā)性TSCC的單細胞轉錄組測序結果支持了空間轉錄組學揭示的基因表達特征，進一步證實了這些特征在TSCC發(fā)展中的重要作用，為未來的治療策略提供了潛在的靶點。
圖2 早發(fā)性TSCC的單細胞轉錄組特征
1、空間轉錄組及單細胞轉錄組測序揭示了早發(fā)性TSCC的獨特轉錄組特征和潛在分子機制；
2、早發(fā)性TSCC的腫瘤細胞簇中，MAPK和JAK-STAT信號通路顯著富集，而在腫瘤微環(huán)境中，存在免疫抑制現象；
3、早發(fā)性TSCC的腫瘤侵襲前沿區(qū)域，伴隨著血管擬態(tài)現象以及三級淋巴結構的特殊微環(huán)境，可能促進腫瘤細胞的免疫逃逸、侵襲與轉移。
Patysheva, Marina R., et al. "Revealing molecular mechanisms of early-onset tongue cancer by spatial transcriptomics." Scientific Reports 14.1 (2024): 26255.