结直肠癌肝转移病理组学模型(CLMPM)：单细胞与空间转录组联合病理组学预测肝转移风险

针对结直肠癌肝转移(CRLM)早期预测难题，西南医科大学团队通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)、空间转录组(ST)及病理图像分析，鉴定出肝转移触发恶性细胞(LMTMCs)，揭示COL1A1-CD44/SDC4和LAMA4-CD44信号轴促转移机制，并开发基于ResNet18的病理组学模型CLMPM，在TCGA和独立队列中验证AUC达0.84-0.89，为CRLM早期干预提供新工具。

　　

结直肠癌(CRC)是全球第三大高发恶性肿瘤，患者5年生存率不足20%，其中40%-50%会发生肝转移(CRLM)，这是导致死亡的主要原因。尽管已有研究报道MCAM⁺
成纤维细胞、CXCL13⁺
T细胞等与转移相关，但究竟哪些肿瘤细胞亚群驱动肝转移仍不明确。同时，人工智能在病理诊断中的应用虽广泛，却尚未有针对CRLM的预测模型。

西南医科大学附属医院团队在《Modern Pathology》发表的研究，通过多组学整合与深度学习技术破解了这一难题。研究首先利用GSE132465和GSE178318单细胞数据集，结合GSE225857空间转录组数据，鉴定出肝转移触发恶性细胞(LMTMCs)，发现其通过COL1A1-CD44/SDC4和LAMA4-CD44信号轴与成纤维细胞互作促转移。基于LMTMCs丰度构建CRLM评分系统后，团队采用TIAToolbox的ResNet18-Kather100K模型筛选肿瘤区域，利用弱监督学习开发了不依赖人工标注的病理组学模型CLMPM。

关键实验技术包括：1) 来自GEO数据库的27例单细胞样本和6例空间转录组样本分析；2) OCLR算法构建CRLM评分系统；3) TCGA-CRC、SWMU-AH和SWMU-ATCMH三个队列验证。

主要发现：

1. Identification of a distinct tumor subpopulation triggering CRC liver metastasis
   通过分析21例无转移CRC、3例原发转移CRC和3例CRLM样本，在97,731个细胞中鉴定出LMTMCs亚群，其高表达MMP1、MMP3等基质降解酶。

2. Multi-omics cell communication analysis
   空间共定位显示LMTMCs与COL1A1^high
   成纤维细胞相邻，实验验证阻断CD44可抑制转移灶形成。

3. CRLM scoring system development
   OCLR算法转化的评分系统在GSE39582队列中显著区分高低风险组(p<0.001)。

4. Pathomics model performance
   CLMPM在TCGA内部测试集AUC达0.84，外部验证集SWMU-AH和SWMU-ATCMH分别达0.89和0.72。

讨论与意义：
该研究首次系统阐明LMTMCs的转移启动作用，突破传统病理诊断依赖形态学的局限，实现从分子机制到临床应用的转化。CLMPM模型仅需常规HE切片即可预测转移风险，在医疗资源匮乏地区尤具推广价值。未来可探索LMTMCs靶向治疗与模型辅助决策系统的结合，推动CRC精准诊疗发展。