ID8细胞展现高级别浆液性卵巢癌的表型可塑性和分子异质性：局部组织微环境的调控作用

《Scientific Reports》：ID8 cells manifest phenotypic plasticity and molecular heterogeneity of high-grade serous ovarian cancer in response to the local tissue niche

本研究针对高级别浆液性卵巢癌（HGSC）的高度异质性和治疗挑战，通过ID8同系小鼠模型深入探讨了肿瘤表型可塑性及微环境调控机制。研究人员发现ID8细胞在体外呈现上皮/间质（E/M）混合表型，而在不同移植部位（原位卵巢vs.皮下）分化为中间上皮（iE）或中间间质（iM）表型，转移后进一步分化为间质（腹水）或上皮（肠转移）表型。通过多组学分析和免疫微环境解析，证实局部组织微环境不仅驱动肿瘤细胞表型转换，还塑造了独特的免疫细胞组成。该研究为HGSC分子分型提供了精准的动物模型框架，对个性化治疗策略开发具有重要指导意义。

高级别浆液性卵巢癌（HGSC）是最致命的妇科恶性肿瘤之一，其治疗面临诸多挑战：发现晚、进展隐匿，尤其是肿瘤的高度异质性导致治疗效果不佳。尽管PARP抑制剂（PARP inhibitors）为BRCA1/2缺陷患者带来了希望，但对其他患者群体效果有限。这种异质性很大程度上源于肿瘤细胞的表型可塑性——它们能够根据微环境信号在上皮（E）和间质（M）状态之间动态转换，甚至处于混合（E/M）的中间状态，从而影响迁移、侵袭和治疗反应。

为了深入理解这一过程并开发更精准的临床前模型，研究人员将目光投向ID8细胞系。这是一个自发转化的小鼠卵巢表面上皮（MOSE）细胞系，被广泛用于构建HGSC同系小鼠模型，以模拟肿瘤发生和转移过程，尤其在肿瘤-免疫互作研究中备受青睐。然而，ID8模型能否代表HGSC的特定分子亚型，其可塑性如何影响表型异质性，尚未有系统研究。解答这些问题，对于正确解读基于该模型的实验数据、推动治疗开发至关重要。

研究人员运用了多种关键技术方法开展本研究。他们通过免疫染色（immunostaining）和活细胞成像（live cell imaging）分析了细胞表型；利用机器学习工具QuPath对组织切片进行定量分析；对细胞系和多种移植瘤（包括原发皮下瘤、原位卵巢瘤、连续三次穿刺获得的腹水转移瘤及肠转移瘤）进行了转录组（RNA sequencing）和蛋白组（mass spectrometry-based proteomics）测序与分析；并采用流式细胞术（flow cytometry）和生物信息学去卷积工具（ImmuCellAI）深入解析了不同肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的免疫细胞组成。

ID8细胞表达表型和功能标志物，呈现上皮-CCM及间质-EMT混合特征

研究人员首先评估了ID8细胞及其它代表不同亚型的细胞系（OVCAR3代表Class1/E/CCM，A4代表Class2/EMT/M，OVCA420代表Class3/E/M hybrid）中类别特异性标志物的表达。发现ID8细胞共表达CCM（上皮协同迁移）相关标志物（E-Cadherin, TCF21）和EMT（上皮-间质转化）相关标志物（Slug, AnnexinA2），且转录因子TCF21和Slug共定位。进一步的活细胞划痕实验表明，ID8细胞具有快速的伤口愈合能力，其迁移模式呈现混合特性：伤口边缘的先锋细胞呈现纺锤形（提示EMT），而其余细胞保持上皮表型并以主动CCM（aCCM）模式迁移。此外，在50 Gy辐照应激下，ID8细胞的上皮标志物E-cadherin表达增强，验证了其E/M混合状态的代谢稳定性及向上皮表型转换的潜力。

微环境信号调控ID8移植瘤的原位细胞表型

研究人员通过皮下（ID8-sc）或卵巢内（ID8-ortho）注射建立原发移植瘤模型。ID8-ortho模型成功复现了临床疾病进展，产生了腹水（ID8-asc）和肠道等处的继发肿瘤（ID8-met_int）。组织病理学评估显示，ID8-ortho和ID8-met_int主要由上皮样细胞组成，细胞边界清晰，核大且等径；而ID8-sc则主要由梭形的间质样细胞组成。利用预先在HGSC患者样本上训练的QuPath机器学习分类器对肿瘤切片进行量化分析，发现ID8-met_int中上皮细胞富集度最高；ID8-ortho中上皮细胞、血管成分和肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）频率较高；而ID8-sc中基质成分更突出。主成分分析（PCA）表明，ID8-ortho和ID8-met_int与E/CCM临床样本聚为一类，而ID8-sc与M/EMT样本聚为一类。这表明ID8细胞的混合（E/M）状态是代谢稳定的，其建立的肿瘤表型可由其所处的微环境驱动。

移植瘤的分子组分显示显著的肿瘤异质性，反映了内在细胞可塑性

对ID8细胞、原发移植瘤、连续三次穿刺的腹水转移瘤及肠转移瘤的转录组和蛋白组比较分析，揭示了各样本间显著的分子差异。ID8-ortho在转录水平被赋予上皮特征，保留多能性和自我更新能力；在蛋白水平则富集了免疫调节和干性相关通路，表明其处于免疫浸润状态，并从E/M混合状态向诱导上皮（iE）表型转换。ID8-sc则在转录和蛋白水平均被赋予间质表型并上调干性，但未富集免疫应答通路，表明其处于免疫学惰性状态，并向中间间质（iM）表型分化。尽管如此，两者仍持续共表达上皮和间质的转录本及蛋白，提示部分保留了亲本细胞的固有可塑性。

对疾病进展过程中不同样本的配对比较分析进一步揭示：ID8-ortho与ID8-asc比较，前者重新富集了向上皮状态转换的通路，后者则被赋予间质特征；ID8-asc与ID8-met_int比较，后者被赋予明确的分化上皮（E）表型，而前者为间质（M）表型；ID8-met_int与ID8-ortho比较，两者均向上皮表型对齐，但ID8-met_int的上皮化程度更高，代表分化的E表型，而ID8-ortho代表分化程度较低的上皮（iE）状态。

不同微环境中的免疫细胞组成存在差异

组织病理学和分子分析均揭示了不同肿瘤部位免疫参与的差异性。QuPath分析显示TIL浸润程度在ID8-met_int（E）中最高，ID8-ortho（iE）次之，ID8-sc（iM）中最低。分子分析进一步强调了肿瘤表型与抗原呈递、T细胞应答等免疫过程的特异性关联。

通过转录组去卷积和流式细胞术两种方法解析免疫细胞变异发现：ID8-sc肿瘤中富含经典和浆样树突状细胞（cDCs, pDCs）、滤泡和记忆B细胞，但缺乏抗肿瘤细胞类型（如表达穿孔素的细胞毒性CD8⁺ T细胞、NK细胞、M1型巨噬细胞），而免疫抑制性的Tregs和MDSCs（髓源性抑制细胞）更丰富，呈现“免疫沙漠”表型。ID8-ortho肿瘤则富含M1和M2型巨噬细胞、肥大细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞，细胞毒性反应潜力更大，Tregs受到控制，呈现更好的炎症状态。对连续三次穿刺的腹水（ID8-asc）分析显示，早期（Tap1）呈现免疫应答表型，富含效应性和细胞毒性T细胞等抗肿瘤细胞；随着进展（Tap2, Tap3），Tregs和MDSCs积累，使肿瘤对免疫治疗的反应性降低。ID8-met_int肿瘤则呈现最佳的免疫细胞浸润状态，细胞毒性CD8⁺ T细胞（表达IFN-γ和穿孔素）频率更高。

本研究通过ID8同系小鼠模型证实，处于E/M混合状态的肿瘤细胞其内在可塑性是HGSC异质性的核心驱动力。局部组织微环境提供的关键信号引导这些细胞通过中间状态（iE或iM）向终末分化（E或M）命运转变，完美复现了临床HGSC肿瘤中报道的“类转换”（class switching）现象。重要的是，不同肿瘤部位不仅塑造了独特的肿瘤细胞表型，还形成了截然不同的肿瘤免疫微环境（TME），这直接影响了对免疫治疗等的潜在反应性。该研究为HGSC的分子分型提供了一个高度可靠的临床前模型框架，强调在治疗开发中必须考虑肿瘤的空间异性和动态演变。本研究由Ritika Gupta、S. Shravan、Swapna Balaji Agwane、Rahul Maruti Bankar及Sharmila A. Bapat共同完成，发表于《Scientific Reports》，为理解和克服HGSC的治疗抵抗提供了新的视角和工具。