多组学分析揭示了胆酸介导的免疫抑制作用，该作用由肝细胞癌肿瘤周围的导管反应所驱动

《Cancer Letters》：Multi-omics profiling reveals cholic acid-mediated immunosuppression driven by peritumoral ductular reactions in hepatocellular carcinoma

肝癌周围导管反应通过胆酸/NR1H4通路调控免疫微环境，其动态评分可作为预后标志物并协同PD1免疫治疗抑制肿瘤生长。

　　

徐倩慧|陈航|王刚刚|王晓东|施杰毅|程一飞|徐亚楠|马赛楠|郭思琪|刘希阳|高强|宋国和

中国上海复旦大学上海传染病与生物安全研究所

摘要

肝细胞癌仍是全球癌症死亡的主要原因之一，肿瘤周围微环境的相互作用在疾病进展中起着关键作用。这项多组学研究利用人工智能-病理学、单核多组学、空间转录组学和代谢组学技术来表征肿瘤周围的导管反应。导管反应评分强烈预示着不良临床结果，并与肝硬化程度相关。我们发现了三种功能不同的胆管细胞亚群，其中Small_duct_type_Cho亚群表现出强烈的成纤维细胞相互作用，促进了间质重塑。代谢组学分析显示肿瘤边缘胆酸富集，胆酸通过NR1H4依赖的PD1上调途径诱导CD8+ T细胞功能障碍。重要的是，在小鼠模型中，NR1H4抑制剂与抗PD1疗法联合使用显著抑制了肿瘤生长。这些结果表明导管反应既是预后生物标志物，也是治疗靶点，抑制胆酸/NR1H4通路为肝细胞癌患者提供了一种有前景的免疫治疗策略。

引言

肝细胞癌（HCC）占所有肝癌的90%，其全球健康负担日益加重，发病率持续上升1, 2。由于发病隐匿且风险因素普遍，HCC通常在晚期才被诊断出来，此时已无法进行手术3, 4。随着肿瘤的生长和侵袭，它们与正常组织中的多种细胞类型发生复杂相互作用5。遗憾的是，我们对这些细胞间相互作用如何促进HCC侵袭和进展的理解仍然有限。鉴于此，迫切需要深入研究HCC侵袭和进展的机制，以发现新的、可靠的治疗靶点。

肿瘤进展被认为是由肿瘤细胞与正常-肿瘤界面间基质中的多种细胞类型相互作用所导致的复杂过程6, 7。尽管基质本身具有抑制肿瘤的特性，但癌细胞可以重塑相邻基质，创造出有利于肿瘤生长的微环境8, 9。研究表明，HCC肿瘤可以在10毫米半径范围内直接影响肝实质10。Gerber及其同事11在转移性肝病变的肿瘤周围区域发现了一个独特的组织病理学三联征，包括三个特征性表现：反应性胆管增生、门静脉内中性粒细胞浸润以及局部窦状血管扩张。反应性导管细胞是导管反应（DR）的主要上皮成分，它们具有胆管/肝祖细胞的二重潜能，并在实质-间质界面形成结构不规则的结构12。这些病理激活的增殖细胞在肝损伤后出现，表现出类似胆管细胞的表型特征，同时保持分泌多种细胞因子和趋化因子的能力，从而调节微环境13。然而，HCC中肿瘤-正常界面处肿瘤周围DR的存在及其具体机制仍不清楚。

本研究通过整合组织病理学、单核转录组学、染色质可及性和空间转录组学数据，对HCC肿瘤周围的导管反应生态系统进行了全面的多组学分析。我们在肿瘤-正常界面识别出三种分子上不同的胆管细胞亚群：类干细胞型、类肝细胞型和小导管型胆管细胞，其中小导管亚群通过mCAF信号通路表现出活跃的间质相互作用。肿瘤-正常界面表现出特征性的代谢紊乱，包括肝细胞胆汁淤积和区域性代谢紊乱，胆酸（CA）成为微环境重塑的核心介质。从机制上讲，CA通过激活NR1H4受体上调CD8+ T细胞中的PD1表达，从而形成免疫抑制性微环境；这一途径可以通过NR1H4抑制剂进行干预，以提高抗PD1免疫疗法的效果。这些发现共同证实了DR既是与肝硬化进展密切相关的临床预后指标，也是HCC治疗中新组合疗法的有希望的目标。

章节摘录

肿瘤周围的导管反应是HCC的危险预后指标

我们首先对76份HCC组织切片进行了CK19免疫组化染色，以特异性标记肿瘤周围的导管反应（图1A，补充图S1A）。随后，我们使用人工智能辅助的图像分析系统（14）定量分析了反应性增生的胆管细胞，并据此建立了一个胆管细胞评分系统来量化这些病理特征。定量分析揭示了其独特的空间分布

讨论

肿瘤与肿瘤周围细胞之间的相互作用在肿瘤发生、进展和转移过程中起着关键作用22, 23, 24。在HCC中，肿瘤周围基质不仅含有浸润的免疫细胞和激活的星形细胞，还富含反应性增生的导管细胞，即所谓的肿瘤周围导管反应25, 26。因此，阐明肿瘤-正常界面微环境中肿瘤周围导管反应的生物学作用对于控制HCC至关重要

人类样本

本研究使用的人体样本均获得了复旦大学中山医院伦理委员会的批准（B2021-065R）。每位受试者均签署了使用肿瘤样本的知情同意书。

导管反应的病理组学特征分析与量化

本研究分析了807名HCC患者的病理组学数据（其中711名来自Shi的研究队列（14），96名来自Gao的研究队列（15））。两位资深病理学家对全切片图像中的肿瘤区、正常肝组织和导管反应区进行了标注，并由第三位专家进行了验证

CRediT作者贡献声明

高强：撰写 – 审稿与编辑，数据管理，概念构思。宋国和：撰写 – 审稿与编辑，监督，数据管理，概念构思。郭思琪：方法学研究。刘希阳：方法学研究。王刚刚：研究工作，数据管理。王晓东：方法学研究，研究工作。徐倩慧：撰写 – 初稿撰写，研究工作，正式分析，概念构思。陈航：研究工作，数据管理。徐亚楠：项目管理工作。马赛楠：研究工作。施杰毅：

伦理批准

所有动物实验和程序均获得了复旦大学中山医院动物护理委员会的批准，并按照其指南进行。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

数据和材料的可用性

我们的分析使用了来自先前发表研究的可公开获取的数据集，包括两个独立队列（Gao等人（15）和Shi等人（14）的病理组学数据，以及Cheng等人（CNP0004214）（16）的多组学数据（包括snRNA-seq、snATAC-seq和Stereo-seq）。所有计算分析均使用已发布的软件工具和流程完成，具体细节在方法部分有详细描述。值得注意的是，本研究未开发任何新的分析方法

资助

本项目得到了国家自然科学基金（82203643）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项目得到了国家自然科学基金（82203643）的支持。