单细胞和空间转录组学揭示了结直肠肝转移中以C3表达蛋白为中心的多细胞生态特征

《Functional & Integrative Genomics》：Single-cell and spatial transcriptomics define a C3-centred multicellular ecology in colorectal liver metastasis

摘要

结直肠肝转移（CRLM）是通过对恶性细胞的塑性和微环境的重塑逐渐发展的，但目前上皮、基质、血管和髓系细胞状态的空间组织原理仍不明确。我们整合了一个包含136,995个细胞的单细胞图谱、四个空间转录组切片以及大规模队列生存分析数据。通过cNMF方法，我们识别出三种反复出现的恶性细胞类型：C1增殖-生物合成型、C2 AP-1应激-炎症型和C3分泌-侵袭性免疫样型。这些类型在不同供体中均存在（C3类型中还包含一种与患者相关的特殊成分），且其演变遵循一种伪时间顺序（C1→C2→C3），而非典型的时间进程。C3型细胞总体数量较少且其丰度依赖于供体来源，它们表现出从上皮细胞向间充质细胞的转变及侵袭性特征；探索性分析表明，这类细胞的特征与较短的无复发生存期相关。连续RGS1/CTSL信号通路比离散的亚群更能有效反映巨噬细胞的多样性。空间去卷积分析显示Fib-COL10A1-Endo-GJA5蛋白在C3型细胞中的聚集现象，并发现C3型细胞与巨噬细胞之间存在异质性互动；C3型细胞富集区域中MAPK和VEGF通路的活性较高，但这一关联取决于C3型细胞的测量方式。INHBA-CST6-LBH-FSTL3评分（整合了C3型细胞和基质细胞的表达特征）与患者复发风险相关，在TCGA数据集中有部分外部证据支持，但在GSE39582数据集中未显示出超越临床变量的优势。通过对CST6、LBH和LINCS基因进行虚拟敲除实验，我们发现MEK抑制剂（PD-0325901）可能是逆转C3型细胞相关转录状态的候选药物，但并未提出明确的靶点结合机制。综上所述，这些发现揭示了CRLM中一种具有空间变异性的、以C3型细胞为核心的多细胞生态结构，并提供了一个可验证的计算框架，用于识别与复发相关的特征和潜在的实验验证目标。

结直肠肝转移（CRLM）是通过恶性细胞的塑性和微环境的重塑逐渐发展的，但目前上皮、基质、血管和髓系细胞状态的空间组织原理仍不清晰。我们整合了一个包含136,995个细胞的单细胞图谱、四个空间转录组切片以及大规模队列生存分析数据。通过cNMF方法，我们识别出三种反复出现的恶性细胞类型：C1增殖-生物合成型、C2 AP-1应激-炎症型和C3分泌-侵袭性免疫样型。这些类型在不同供体中均有出现（C3类型中包含一种与患者相关的特殊成分），且其演变遵循一种伪时间顺序（C1→C2→C3），而非典型的时间进程。C3型细胞整体数量较少，其丰度受供体影响，具有从上皮细胞向间充质细胞的转变及侵袭性特征；探索性分析显示，这类细胞的特征与较短的无复发生存期相关。连续RGS1/CTSL信号通路比离散的亚群更能有效反映巨噬细胞的多样性。空间去卷积分析显示Fib-COL10A1-Endo-GJA5蛋白在C3型细胞中的聚集现象，并发现C3型细胞与巨噬细胞之间存在异质性互动；C3型细胞富集区域中MAPK和VEGF通路的活性较高，但这一关联取决于C3型细胞的测量方式。INHBA-CST6-LBH-FSTL3评分（整合了C3型细胞和基质细胞的表达特征）与患者复发风险相关，在TCGA数据集中有部分外部证据支持，但在GSE39582数据集中未显示出超越临床变量的优势。通过对CST6、LBH和LINCS基因进行虚拟敲除实验，我们发现MEK抑制剂（PD-0325901）可能是逆转C3型细胞相关转录状态的候选药物，但并未提出明确的靶点结合机制。综上所述，这些发现揭示了CRLM中一种具有空间变异性的、以C3型细胞为核心的多细胞生态结构，并提供了一个可验证的计算框架，用于识别与复发相关的特征和潜在的实验验证目标。