原发性与转移性食管腺癌恶性细胞程序与肿瘤微环境互作的单细胞多组学解析

这篇研究通过单细胞多组学（snRNA-seq/snATAC-seq）结合空间转录组技术（Visium/Xenium），系统解析了食管腺癌（EAC）中5种恶性细胞程序（cNMF1-5 ）的表观遗传可塑性特征及其与肿瘤微环境（TME）中炎症性癌症相关成纤维细胞（iCAF）、肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的空间互作网络，揭示了RUNX1/PRRX1等转录因子调控的转移与免疫治疗耐药机制，为EAC精准治疗提供新靶点。

　　

细胞状态与微环境在食管腺癌临床分期中的特征

Highlights
多组学分析揭示了食管腺癌（EAC）中五种独特的恶性细胞程序，这些程序具有不同的转录组和表观遗传特征，与疾病进展、预后和免疫反应密切相关。这些程序与肿瘤微环境（TME）相互作用，突出了潜在的治疗靶点。

Summary
食管腺癌（EAC）是一种高度致命的消化道肿瘤，发病率在西方人群中持续上升。本研究通过单细胞核转录组测序（snRNA-seq）、染色质可及性测序（snATAC-seq）和空间转录组（ST）技术，对原发性和转移性EAC肿瘤进行了多组学分析。研究发现，EAC中存在五种恶性细胞程序，包括未分化、中间型、分化型、上皮-间质转化（EMT）和细胞周期程序，这些程序与不同的表观遗传可塑性和临床结果相关。此外，研究还揭示了这些程序的空间定位及其与微环境细胞类型的显著互作，为理解EAC异质性和疾病进展提供了新视角。

Introduction
EAC通常起源于Barrett食管，其5年生存率低于5%，尤其是无法手术或存在转移的患者。尽管近期研究在单细胞水平探索了EAC的免疫和基质细胞类型，但恶性细胞状态及其在疾病分期中的异质性仍不清楚。本研究通过整合转录组、表观遗传和空间异质性数据，揭示了EAC恶性细胞程序与微环境的互作机制。

Results

Characterizing the transcriptional and chromatin accessibility landscape of primary and metastatic EAC
研究队列包括13例治疗初治和治疗暴露的EAC患者活检样本，通过多组学测序（snRNA-seq和snATAC-seq）和空间转录组（Visium/Xenium）分析，鉴定了7种主要细胞类型。恶性细胞占肿瘤样本细胞的54%，并显示出显著的异质性。

The EAC TME contains distinct macrophage, lymphoid, and fibroblast populations
肿瘤微环境中的髓系细胞包括两种肿瘤相关巨噬细胞（TAM1/TAM2），其中TAM1具有促炎特征，而TAM2具有抗炎特征。淋巴样细胞中B细胞在转移样本中显著减少，而炎症性癌症相关成纤维细胞（iCAF）在转移样本中富集，且与免疫检查点抑制剂（ICI）治疗反应相关。

Five malignant cell programs are identified across primary and metastatic EAC tumor samples
通过共识非负矩阵分解（cNMF）鉴定了五种恶性细胞程序：cNMF₁
（中间型）、cNMF₂
（细胞周期）、cNMF₃
（EMT）、cNMF₄
（分化型）和cNMF₅
（未分化型）。这些程序在外部单细胞数据集中得到验证，并与临床特征相关。

The five malignant cell programs displayed differential chromatin accessibility patterns and epigenetic plasticity
配对的多组学数据显示，不同恶性细胞程序具有独特的染色质可及性模式。cNMF₄
和cNMF₅
程序表现出稳定的表观遗传特征，而cNMF₂
和cNMF₃
程序显示出高表观遗传可塑性。

Predicted transcription factor regulons of the malignant cell programs
通过SCENIC+分析，鉴定了调控恶性细胞程序的候选主转录因子（mTF），如E2F7（cNMF₂
）、ZEB1（cNMF₃
）和FOXO1（cNMF₄
），这些因子在外部数据集中得到验证。

Malignant and TME cell programs in EAC display differential spatial enrichment in defined tumor regions
空间转录组分析显示，cNMF₁
在肿瘤核心富集，而cNMF₄
在肿瘤边缘富集。CellCharter分析鉴定了8种空间生态位，其中CC1-CC4包含不同比例的恶性细胞。

Malignant cell programs in EAC correlate with clinical characteristics, patient prognosis, and predicted drug sensitivity
cNMF₄
与较低的T/N分期和较好的生存率相关，而cNMF₅
在免疫治疗获益患者中高表达。药物敏感性预测显示，cNMF₂
程序对多种化合物敏感，而cNMF₃
程序耐药性最强。

Co-occurring groups of TME cells are linked with malignant cell programs
生态型分析揭示了“免疫沙漠”和“免疫激活”两种模式，其中cNMF₃
与免疫激活生态型显著相关。THY1、MK和MIF信号通路在恶性细胞与TME互作中起关键作用。

Discussion
本研究系统解析了EAC恶性细胞程序的异质性及其与微环境的互作，为开发靶向治疗策略提供了新思路。特别是iCAF和TAM1的互作网络，以及MK/MIF信号通路的发现，为克服免疫治疗耐药提供了潜在靶点。未来研究可进一步探索这些程序的调控机制及其在临床治疗中的应用价值。