《Clinical and Translational Medicine》：Neuro-associated SEMA3C+ tumour cells promote gastric cancer peritoneal metastasis via EBF2–FGF7–FGFR2-mediated tumour–endothelial crosstalk
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背景：近期研究已证实，神经系统在肿瘤进展中并非单纯的旁观者，而是可通过神经–肿瘤轴（neuro–tumour axis）主动重塑肿瘤微环境，从而促进肿瘤侵袭、转移与存活。已有报道表明，信号素3C（Semaphorin 3C，SEMA3C）可调控肿瘤迁移、血管生
背景：近期研究已证实，神经系统在肿瘤进展中并非单纯的旁观者，而是可通过神经–肿瘤轴（neuro–tumour axis）主动重塑肿瘤微环境，从而促进肿瘤侵袭、转移与存活。已有报道表明，信号素3C（Semaphorin 3C，SEMA3C）可调控肿瘤迁移、血管生成和免疫抑制，提示其在肿瘤进展中具有潜在作用。尽管神经–肿瘤轴已在多种癌症类型中被证实，但其在胃癌腹膜转移（gastric cancer peritoneal metastasis，GCPM）中的作用及潜在机制仍不清楚。
方法：研究人员对GCPM组织进行了单核RNA测序（single-nucleus RNA sequencing，snRNA-seq），以描绘肿瘤细胞异质性并识别与神经相关信号关联的肿瘤细胞群体。进一步利用患者来源类器官（patient-derived organoids，PDOs）和共培养模型研究了候选肿瘤–微环境相互作用，并通过相应的体内模型对已鉴定的信号轴进行了验证。
结果：snRNA-seq鉴定出一个独特的低分化肿瘤细胞亚群，该亚群具有显著的干性特征和高SEMA3C表达。该亚群与神经相关特征相关联，并与肿瘤相关内皮细胞（tumour-associated endothelial cells，TECs）发生相互作用，从而促进转移微环境的重塑。此外，这些细胞通过激活成纤维细胞生长因子受体相关信号通路增强了肿瘤–内皮细胞通讯。转录因子早期B细胞因子2（early B-cell factor 2，EBF2）在该亚群中调控FGF7的表达，从而强化FGF7–FGFR2信号传导并促进肿瘤进展。功能验证进一步表明，SEMA3C缺失可损害类器官生长和肿瘤–内皮细胞相互作用，而破坏SEMA3C–EBF2–FGF7–FGFR2信号轴可在体内减弱肿瘤生长并降低腹膜肿瘤负荷。额外的实验验证支持神经相关信号可能参与SEMA3C相关肿瘤细胞状态。
结论：研究结果鉴定出一个与神经相关信号关联的SEMA3C?肿瘤细胞亚群，并提示SEMA3C通过EBF2–FGF7–FGFR2信号轴促进肿瘤–内皮细胞相互作用，为胃癌腹膜转移中神经调控与微环境重塑之间的潜在机制联系提供了证据。
论文解读
一、研究背景与科学问题
近年来，越来越多的研究揭示神经系统在肿瘤进展中扮演着主动促进者的角色，而非单纯的被动旁观者。肿瘤组织内神经纤维密度与肿瘤侵袭性呈正相关，肿瘤细胞能够通过分泌神经营养因子（如NGF、BDNF、GDNF）和轴突导向分子主动重塑局部神经微环境，诱导神经发生和轴突生长。在脑转移中，肿瘤细胞与神经元可形成功能性突触结构，建立电生理耦联直接调控肿瘤细胞增殖和迁移。外周肿瘤同样可通过轴突发生招募新生神经纤维，建立类似脑肿瘤的神经–肿瘤功能性网络。这些发现确立了神经–肿瘤轴在肿瘤进展中的核心地位。
信号素（Semaphorin）蛋白家族是一类高度保守的细胞外信号分子，在神经发育、血管生成、免疫调节和肿瘤生物学中发挥多重作用。其中，第3类信号素作为分泌型分子，通过Neuropilin/Plexin受体调控肿瘤细胞迁移、血管生成和免疫微环境。SEMA3C可通过NP1/NP2和Plexin受体激活ERK信号，促进上皮–间质转化（EMT）、自噬和PD-L1上调，最终增强癌细胞侵袭能力和免疫抑制。
胃癌腹膜转移是晚期胃癌最常见的播散形式，具有高度异质性以及显著的侵袭和转移潜能。然而，其分子基础尚未完全阐明，全面解析肿瘤细胞与微环境之间的复杂相互作用仍是重大挑战。尽管神经–肿瘤轴已在多种癌症中被证实，但特定肿瘤细胞状态是否与神经信号相关并促进腹膜转移进展仍不清楚。鉴于腹膜转移显著的细胞异质性，研究人员采用snRNA-seq识别神经相关肿瘤细胞状态，并结合患者来源类器官（PDOs）、肿瘤–内皮共培养模型和体内异种移植模型进行功能验证，重点关注SEMA3C作为神经相关肿瘤细胞状态与微环境重塑之间的潜在联系。
二、研究内容与主要结论
该研究通过snRNA-seq对6例GCPM患者的转移组织样本进行分析，鉴定出一个独特的低分化肿瘤细胞亚群，该亚群具有显著干性特征和高SEMA3C表达，并与神经相关特征关联。该亚群与肿瘤相关内皮细胞（TECs）发生广泛相互作用，通过激活FGF–FGFR信号通路增强肿瘤–内皮通讯。转录因子EBF2在该亚群中调控FGF7表达，强化FGF7–FGFR2信号传导，促进腹膜转移。体内功能验证表明，破坏SEMA3C–EBF2–FGF7–FGFR2信号轴可减弱肿瘤生长并降低腹膜肿瘤负荷。这些发现揭示了神经调控与微环境重塑在胃癌腹膜转移中的机制联系，提示抑制FGF–FGFR信号通路可能为胃癌腹膜转移提供潜在治疗策略。
三、主要技术方法
研究人员采用了以下关键技术方法：对来自苏州大学附属第一医院6例GCPM患者的转移组织样本进行单核RNA测序（snRNA-seq），通过Seurat进行细胞类型注释、inferCNV分析拷贝数变异、Monocle3进行拟时序分析、pySCENIC重建转录调控网络、CellChat/CellPhoneDB和NicheNet进行细胞间通讯分析；利用患者来源类器官（PDOs）建立肿瘤–内皮共培养模型，使用HUVEC经类器官培养上清刺激构建肿瘤相关内皮细胞（TECs）；通过荧光素酶报告基因实验和染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）验证EBF2对FGF7的转录调控；建立PDOX和PDX小鼠模型进行体内功能验证和药物干预实验。
四、研究结果
3.1 腹膜转移中SEMA3C?肿瘤细胞的单核图谱分析
通过snRNA-seq对6例GCPM患者转移组织进行分析，鉴定出淋巴细胞、髓系细胞、成纤维细胞、肌成纤维细胞、上皮细胞和内皮细胞六大类群。inferCNV分析证实上皮细胞中绝大多数为恶性转化细胞。功能富集分析显示肿瘤细胞群体与轴突排斥等生物学过程显著相关。进一步亚聚类分析鉴定出一个高表达SEMA3C的独特肿瘤细胞亚群。公共数据库分析表明SEMA3C在晚期胃癌中表达升高，且高表达与不良预后相关。免疫荧光和ELISA证实SEMA3C在GCPM肿瘤细胞和PDOs中高表达并可分泌至培养上清。
3.2 SEMA3C?肿瘤细胞具有干性潜能和内皮细胞相互作用
拟时序分析显示SEMA3C?亚群处于较低分化状态，具有最高分化潜能，是整体分化轨迹的起点。SEMA3C表达与多个干性标志基因呈正相关。细胞间相互作用分析表明SEMA3C?肿瘤细胞与内皮细胞交互最为广泛，SEMA3相关信号通路显著激活。用类器官培养上清刺激HUVEC构建的TECs表现出更疏松的细胞连接和更高的增殖及血管生成标志物（Ki67、VEGFR2、PDGFRβ）表达。建立的PDO–TEC共培养模型证实肿瘤类器官与内皮细胞之间存在密切的细胞间串扰。
3.3 FGF–FGFR介导内皮–肿瘤串扰
内皮细胞亚群注释揭示了具有特化转录程序的多个亚群，拟时序分析显示从静脉内皮细胞向结缔组织内皮细胞的分化进程。细胞间通讯分析确认内皮亚群与SEMA3C?肿瘤细胞存在大量相互作用，其中FGF信号通路显著激活。NicheNet分析提示FGF–FGFR信号在肿瘤细胞中显著激活，FGFR2在不同分析中被一致检出且在SEMA3C?肿瘤细胞中表达分布更广泛，提示其在FGF相关细胞间通讯中发挥更重要作用。
3.4 EBF2调控的肿瘤细胞亚群介导SEMA3C效应
在PDO–TEC共培养模型中，SEMA3C过表达显著增强肿瘤–内皮相互作用，表现为类器官增大和内皮细胞接触增加，而泛FGFR抑制剂培米替尼（pemigatinib）可显著减弱这些效应。pySCENIC分析鉴定EBF2为该肿瘤细胞亚群的关键转录因子，其靶基因包括NGF、GPR173、DCLK1、DAAM2和FGF7。免疫荧光显示SEMA3C过表达伴随EBF2表达升高，而培米替尼处理可降低其表达。
3.5 SEMA3C通过FGFR2介导的内皮相互作用驱动肿瘤扩张
在PDOX模型中，SEMA3C过表达组肿瘤体积和重量显著大于对照组和抑制剂处理组。SEMA3C过表达组Ki67阳性细胞和CK7阳性肿瘤细胞显著增加，VEGFR2荧光强度升高，表明高SEMA3C表达增强内皮–肿瘤相互作用。FGFR2免疫组化显示抑制剂不改变FGFR2蛋白表达，提示其靶向下游信号活性而非蛋白丰度。
3.6 EBF2介导的胃癌中FGF7激活
通过公共数据库预测EBF2在FGF7启动子上的潜在结合位点，AlphaFold3生成EBF2与候选FGF7启动子序列的探索性结构模型。GEPIA分析显示EBF2与FGF7转录水平显著正相关。荧光素酶报告基因实验证实EBF2过表达显著增加FGF7启动子驱动的荧光素酶活性。ChIP-qPCR和琼脂糖凝胶电泳证实EBF2抗体组FGF7启动子富集显著高于对照，证实EBF2直接结合FGF7启动子并促进其转录。
3.7 EBF2–FGF7–FGFR2信号轴的治疗靶向
在PDX模型中，紫杉醇和培米替尼均显著抑制肿瘤生长，联合治疗组效果最为显著。Ki67阳性细胞数量在紫杉醇和培米替尼组显著减少，联合组增殖抑制最强。FGFR2和EBF2蛋白水平在各治疗组中基本不变，提示治疗效应主要涉及信号活性抑制而非蛋白丰度改变。
五、讨论与结论
该研究揭示了胃癌腹膜转移中一个全新的神经–肿瘤机制。单核转录组分析鉴定出一个低分化、高度干性、SEMA3C高表达的肿瘤细胞亚群，具有显著转移潜能。该亚群通过轴突抑制信号重塑腹膜微环境，凸显肿瘤–神经相互作用在塑造转移微环境中的关键作用。机制上，转录因子EBF2在该亚群中调控FGF7表达，激活TECs中的FGFR2信号，增强肿瘤–内皮串扰，促进血管重塑、肿瘤增殖和侵袭。临床上，FGFR抑制剂单独或联合化疗可能成为晚期GCPM的潜在治疗策略。
该研究将神经调控与微环境重塑联系起来，为理解胃癌腹膜转移的分子机制提供了新视角。神经系统相关基因（如NGF、BDNF等）在多种癌症中异常表达并通过多种机制促进肿瘤发生。SEMA3C作为第3类信号素成员，在肿瘤微环境中主要促进肿瘤进展，并参与维持肿瘤细胞干性。FGF–FGFR信号通路在肿瘤血管生成和进展中发挥关键作用，多种FGFR靶向疗法已进入临床开发。EBF2作为早期B细胞因子家族成员，在肿瘤中发挥背景依赖性作用，异常表达与肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭增强相关。靶向EBF2–FGF7–FGFR2信号轴可能为破坏转移微环境、抑制胃癌腹膜播散提供有前景的治疗策略。
