通过整合多组学分析揭示SPINK1驱动的肝内胆管癌中的细胞异质性和相互作用网络

《Journal of Advanced Research》：SPINK1-Driven cellular heterogeneity and interaction Networks in intrahepatic cholangiocarcinoma revealed by integrated multi-omics analysis

本研究通过单细胞转录组学与蛋白质组学分析，揭示了SPINK1在ICC中通过招募脂质相关巨噬细胞（LAMs）调控CCL20分泌，并利用LAMs提供的谷氨酰胺支持肿瘤代谢重编程的机制。临床数据显示高SPINK1表达与不良预后显著相关，实验验证了SPINK1沉默对ICC细胞增殖、迁移及动物模型中肿瘤生长的抑制作用。

　　该研究聚焦于胆管癌（ICC）这一高度异质性且具有侵袭性的恶性肿瘤，旨在揭示其肿瘤微环境（TME）的细胞异质性及细胞间相互作用，特别是SPINK1高表达的上皮细胞亚群在疾病进展中的作用。ICC作为原发性肝癌的第二大常见类型，其5年总体生存率仅为9%，且发病率持续上升，这使得对ICC的深入研究变得尤为迫切。研究者通过整合单细胞基因组学、蛋白质组学和空间转录组学等多种多组学方法，构建了ICC的转录组学图谱，进一步明确了SPINK1在调控免疫细胞募集和肿瘤代谢中的关键作用，并探讨了其在临床预后中的重要性。

研究发现，SPINK1在ICC组织中表现出显著的高表达，且与患者生存率下降密切相关。SPINK1高表达的上皮细胞亚群能够分泌CCL20，这是一种调控免疫细胞迁移的趋化因子，可吸引脂质相关巨噬细胞（LAMs）。当使用CCL20中和抗体后，这种效应被逆转，表明CCL20在SPINK1驱动的LAMs招募中发挥核心作用。进一步的共培养实验表明，LAMs通过增加SPINK1高表达上皮细胞的细胞内谷氨酰胺水平，促进了肿瘤细胞的增殖。当SPINK1表达被干扰或谷氨酰胺转运被抑制后，这种代谢支持被消除，表明SPINK1在ICC进展中的作用不仅限于免疫调节，还涉及代谢重编程。

研究还揭示了SPINK1在ICC中的多重功能。一方面，SPINK1通过调控免疫反应，促进巨噬细胞向M2表型极化，从而增强免疫抑制，帮助肿瘤细胞逃避免疫监视。另一方面，SPINK1参与调节基质金属蛋白酶（MMPs），影响细胞外基质（ECM）的动态变化，进而促进肿瘤的侵袭和转移。此外，SPINK1还与多种信号通路相互作用，如Hedgehog、TGF-β和JAK-STAT通路，这些通路的激活可能与ICC的进展密切相关。

为了进一步验证SPINK1在ICC中的作用，研究者进行了体外和体内实验。在体外实验中，敲低SPINK1的ICC细胞系（如LICCF和HuCCT1）显示出显著的增殖和迁移能力下降，以及凋亡率增加。这些结果表明，SPINK1的表达对ICC细胞的生长和转移具有重要影响。在体内实验中，通过构建ICC肺转移模型，研究者发现SPINK1的敲低显著抑制了肿瘤的生长和转移，进一步支持了其作为潜在治疗靶点的可行性。

研究还探讨了SPINK1在多种癌症类型中的预后价值。在包括胶质母细胞瘤、头颈鳞状细胞癌、透明细胞肾细胞癌、乳头状肾细胞癌和间皮瘤在内的多个癌症类型中，SPINK1的高表达均与较差的预后相关。此外，SPINK1的表达水平与多种免疫检查点分子之间存在正相关，这提示其可能在癌症免疫治疗中具有重要应用前景。通过机器学习方法构建的风险预测模型，基于SPINK1相关的差异表达基因，展示了其在临床应用中的潜力。

在肿瘤微环境中，SPINK1与LAMs之间的相互作用被深入研究。LAMs通过分泌CCL20，促进了SPINK1高表达的ICC细胞的浸润，而CCL20的中和则显著降低了这种浸润。进一步的实验表明，LAMs能够通过提供谷氨酰胺，支持ICC细胞的代谢需求。SPINK1的表达能够增强ICC细胞对谷氨酰胺的摄取，而敲低SPINK1或使用谷氨酰胺转运体ASCT2的抑制剂则显著抑制了ICC细胞的增殖。这些结果揭示了SPINK1在调控ICC代谢和免疫逃逸中的双重作用，为开发针对ICC的靶向治疗策略提供了新的思路。

此外，研究还发现SPINK1与肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）之间的复杂相互作用。通过分析不同CAFs亚群的基因表达，研究者识别出与ECM重塑和胶原相关通路密切相关的matrix_CAFs，这些细胞在ICC微环境中起着重要作用。SPINK1通过调控这些CAFs，可能促进肿瘤的侵袭和转移。同时，研究者还通过空间转录组学技术，确认了SPINK1与LAMs之间的物理接近性，为理解其在TME中的功能提供了新的视角。

尽管研究取得了重要进展，但仍有局限性。例如，单细胞测序样本量相对较小，虽然通过整合多个公共数据库和多中心验证数据来增强结果的可靠性，但更大规模、前瞻性、多中心的临床研究仍需进行以实现SPINK1在临床中的应用。此外，虽然通过生物信息学分析识别了具有显著预后价值的分子（如ATP1A1和CP），但其在ICC中的具体功能机制尚未完全阐明。未来的研究计划包括深入探讨这些分子的作用，以及通过抗体阻断、小分子抑制剂等方法验证其在体内的治疗效果。

总体而言，该研究通过多组学方法揭示了SPINK1在ICC中的关键作用，不仅加深了对肿瘤微环境复杂性的理解，也为开发针对ICC的精准治疗策略提供了重要的理论基础和实验依据。研究结果强调了SPINK1作为治疗靶点和预后生物标志物的潜力，为未来的临床研究和药物开发指明了方向。