近日，真邁生物用戶俄羅斯科學(xué)院托木斯克國立研究醫(yī)學(xué)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(xì)胞癌樣本進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)測序，并對2例樣本進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)測序，全面揭示了早發(fā)性舌鱗狀細(xì)胞癌的獨(dú)特轉(zhuǎn)錄組特征和潛在分子機(jī)制，為該癌癥的進(jìn)一步研究和個(gè)性化治療提供了參考。
舌鱗狀細(xì)胞癌（Tongue Squamous Cell Carcinoma, TSCC）是一種起源于舌黏膜鱗狀細(xì)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(yīng)均呈現(xiàn)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(guān)。這意味著，我們對這種癌癥的了解還存在很大空白，需要進(jìn)一步探索其致病機(jī)制。
腫瘤組織是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，包含腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境各細(xì)胞群的相互作用。這種復(fù)雜性極大地限制了早發(fā)性TSCC的研究。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)能夠分析組織內(nèi)原始位置的單個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組，揭示腫瘤核心區(qū)域與轉(zhuǎn)移邊緣區(qū)域的轉(zhuǎn)錄組差異，并確定預(yù)后相關(guān)的基因表達(dá)模式，已成為腫瘤學(xué)研究的有利工具。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)允許在單細(xì)胞水平直接分析基因表達(dá)，提供了比傳統(tǒng)組織塊測序更高的分辨率，能夠揭示細(xì)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(zhì)性，并鑒定潛在的治療靶點(diǎn)，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(zhuǎn)錄組學(xué)特征
通過早發(fā)性TSCC的空間轉(zhuǎn)錄組測序（圖1），研究人員共獲得9類細(xì)胞簇，涵蓋了腫瘤細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞以及骨髓免疫細(xì)胞等。這些細(xì)胞簇各自表達(dá)其特征性的分子標(biāo)記基因，揭示了它們的獨(dú)特身份和功能。例如，腫瘤細(xì)胞中KRT1、KRT4、KRT5、KRT10、KRT13和KRT14等角蛋白基因表達(dá)水平較高；而在腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞中，COL1A1、VIM和LUM等基因高表達(dá)。在早發(fā)性TSCC的腫瘤細(xì)胞簇中，與氧化應(yīng)激、血管擬態(tài)、MAPK和JAK-STAT信號通路相關(guān)的基因表達(dá)顯著增加，這些信號通路的激活可能與腫瘤進(jìn)展和微環(huán)境調(diào)節(jié)密切相關(guān)。此外，腫瘤微環(huán)境的基因表達(dá)特征也顯示出與骨髓源性抑制細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和漿細(xì)胞相關(guān)的基因表達(dá)水平上升，反映了腫瘤微環(huán)境中免疫抑制和炎癥反應(yīng)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(xiàn)象，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的排列及漿細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的聚集，共同構(gòu)成了類似三級淋巴結(jié)構(gòu)的特殊微環(huán)境。這種結(jié)構(gòu)的形成可能與腫瘤的免疫逃逸和進(jìn)展有關(guān)，為腫瘤細(xì)胞提供了一個(gè)支持其生長和轉(zhuǎn)移的有利環(huán)境。圖1 早發(fā)性TSCC的空間轉(zhuǎn)錄組特征
丨早發(fā)性TSCC的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序
為進(jìn)一步驗(yàn)證空間轉(zhuǎn)錄組測序的結(jié)果，研究人員又進(jìn)行了TSCC的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序。結(jié)果顯示，腫瘤細(xì)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(guān)鍵驅(qū)動因素。在免疫微環(huán)境中，免疫細(xì)胞簇顯示出抗原加工和呈遞相關(guān)基因的表達(dá)減少，T細(xì)胞受體基因表達(dá)的降低，顯示了腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制現(xiàn)象；而與血管擬態(tài)相關(guān)的基因表達(dá)升高，可能促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。早發(fā)性TSCC的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果支持了空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示的基因表達(dá)特征，進(jìn)一步證實(shí)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(diǎn)。
圖2 早發(fā)性TSCC的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組特征
1、空間轉(zhuǎn)錄組及單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序揭示了早發(fā)性TSCC的獨(dú)特轉(zhuǎn)錄組特征和潛在分子機(jī)制；
2、早發(fā)性TSCC的腫瘤細(xì)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(xiàn)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(xiàn)象以及三級淋巴結(jié)構(gòu)的特殊微環(huán)境，可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸、侵襲與轉(zhuǎn)移。
Patysheva, Marina R., et al. "Revealing molecular mechanisms of early-onset tongue cancer by spatial transcriptomics." Scientific Reports 14.1 (2024): 26255.