《Histopathology》：Spatial transcriptomics reveals clonal relationships between intraductal carcinoma and adjacent invasive prostate cancer
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摘要目的
导管内癌（IDC）的发病机制仍存在争议。与当前主流观点——即IDC代表浸润性前列腺癌（PCa）的逆行扩展——相反，研究人员近期提出了一种替代性的统一假说，称为“重复性浸润，前体进展”（RIPP）。目前对于高分级前列腺上皮内瘤变（HGPIN）、IDC
摘要目的
导管内癌（IDC）的发病机制仍存在争议。与当前主流观点——即IDC代表浸润性前列腺癌（PCa）的逆行扩展——相反，研究人员近期提出了一种替代性的统一假说，称为“重复性浸润，前体进展”（RIPP）。目前对于高分级前列腺上皮内瘤变（HGPIN）、IDC及邻近浸润性PCa中的基因组改变知之甚少。本研究的目标是利用空间转录组学明确HGPIN、IDC与邻近PCa之间的相互克隆关系。
摘要方法与结果
研究人员从6例Gleason评分3 + 4 = 7的根治性前列腺切除术标本中选取包含HGPIN、IDC及邻近浸润性PCa的目标区域。依据Visium工作流程完成空间转录组谱分析及文库制备。采用病理学家指导的人工注释界定目标区域，以整合分析染色体拷贝数变异（CNV）和时空轨迹。所有样本中的邻近HGPIN、IDC及浸润性PCa均共享共同的CNV特征，同时存在不同的亚克隆事件。无监督克隆分析显示，在3例样本中，邻近浸润性亚克隆获得了额外的基因组改变；在2例样本中，HGPIN、IDC及邻近浸润性PCa具有相同的CNV；另有1例样本中，IDC相较于HGPIN和浸润性腺体具有额外CNV。监督性轨迹分析一致将邻近浸润性PCa定位于轨迹末端，位于HGPIN和/或IDC之后。
摘要结论
空间转录组学揭示了邻近HGPIN、IDC与浸润性PCa之间强烈的克隆关系。在这一数量有限的样本中，监督性轨迹分析并不支持逆行扩展，而无监督分析则揭示了HGPIN、IDC与邻近PCa之间复杂的相互关系。
该研究发表于《Histopathology》，聚焦于前列腺导管内癌（IDC）的发生机制争议这一核心问题。高分级前列腺上皮内瘤变（HGPIN）长期被认为是前列腺癌（PCa）的经典前驱病变，而IDC则通常被视为一种与不良预后相关的病理实体。当前主流观点认为，IDC多由浸润性前列腺癌细胞逆行扩展进入原有导管-腺泡系统所形成，即“逆行扩展”学说。然而，这一解释并不能完全覆盖不同病理形态之间的连续过渡现象。研究团队此前据二维和三维病理观察提出“重复性浸润，前体进展”（RIPP）假说，认为HGPIN不仅可以向IDC进展，还能够反复侵入邻近间质，从而形成浸润性癌。由于HGPIN、非典型导管内增殖（AIP）、IDC以及浸润性PCa之间究竟具有何种分子与克隆演化关系，现有证据仍较有限，因此有必要借助可保留组织空间结构信息的技术手段，对这些相邻病变的谱系关联进行直接分析。
为解决这一问题，研究人员选取了6例Gleason评分3 + 4 = 7、且伴IDC的根治性前列腺切除术（RP）标本。每例选择1个具有代表性的甲醛固定石蜡包埋组织块，纳入HGPIN、IDC、侵袭性腺癌样（IAC-like）腺体以及明确浸润性PCa区域。研究人员利用空间转录组学对这些区域进行原位分子分析，并结合组织学人工注释开展拷贝数变异（CNV）和轨迹推断，从而描绘不同病变之间的克隆关系及可能的演化顺序。研究结论表明，HGPIN、IDC与邻近浸润性病灶之间存在紧密的克隆联系；监督性轨迹分析未支持IDC源自浸润癌逆行扩展这一模式，而更倾向于将邻近浸润性病灶置于演化末端。该研究的重要意义在于，它以空间转录组学证据支持前列腺上皮内病变与浸润性病变之间存在连续演化，而非单一方向的逆行播散，为理解IDC的组织发生学提供了新的框架。
研究人员采用的关键技术方法主要包括以下几个方面：首先，从6例Gleason评分3 + 4 = 7且伴IDC的根治性前列腺切除术标本中选择含HGPIN、IDC、IAC-like腺体和浸润性PCa的区域；其次，依据10x Genomics Visium/CytAssist流程进行空间转录组测序与文库构建；再次，由泌尿生殖系统病理医师进行人工区域注释，并结合Scanpy验证注释对应的细胞类型富集特征；随后，应用SPATA2与InferCNV推断各病变区域的CNV图谱并进行无监督克隆分析；最后，使用stLearn框架中的Pseudo-Time-Space（PTS）算法实施监督性轨迹分析，评估HGPIN、IDC与IAC-like腺体之间的层级演化关系。
在研究结果部分，论文首先以“Cellular Profiles of Histopathological Samples”为题，说明研究人员利用Scanpy对人工注释区域进行表达谱验证。结果显示，各样本中不同病理实体的细胞特征与组织学注释高度一致，证明后续空间分区分析具有可靠的病理学基础。也就是说，HGPIN、IDC、IAC-like腺体、远处浸润性PCa、正常腺体和正常间质的划分，在分子层面得到了支持。
在“CNV Signatures”部分，研究人员首先对总体肿瘤区域进行SPATA2分析，发现6例样本中存在与前列腺癌发生发展密切相关的经典CNV事件。其中，8p缺失最常见，出现于6例中的5例；其次为8q扩增，出现于3例；10q缺失出现于2例。这些改变与既往报道一致，提示本研究捕捉到的是前列腺癌典型的基因组异常背景。进一步分析显示，HGPIN、IDC和IAC-like腺体在所有样本中均共享共同CNV特征，而良性腺体和间质则缺乏特异性拷贝数改变。这一发现直接说明，相邻的导管内与浸润性病灶并非彼此孤立，而是建立在共同的克隆基础之上。同时，不同病变之间及同一病变内部仍可见多样化的亚克隆事件，提示局部肿瘤区域已经具有显著的分子异质性。
在“Unsupervised Clonal Analysis”部分，研究人员通过InferCNV对HGPIN、IDC和IAC-like腺体进行无监督克隆归类，以进一步判断它们之间的谱系关系。总体上，多数克隆均由HGPIN、IDC和/或IAC-like腺体混合构成，且彼此关系非常接近，这再次支持这些病理实体来源相近。样本A中，HGPIN、IDC和IAC-like腺体共同具有8p缺失和8q扩增，提示共享祖先克隆；其中部分HGPIN和IDC亚克隆额外获得1p缺失，而IAC-like腺体则累积了更多异常。样本B中，HGPIN、IDC和IAC-like腺体共同具有8p缺失、12q扩增和13q缺失，一部分病灶似来源于较早共同祖细胞，另一些则进一步获得7p扩增，且主要由IAC-like腺体构成的亚克隆还增加了3p扩增。样本C中，HGPIN、IDC和IAC-like腺体共有5p缺失、6q缺失、8p缺失、8q扩增、12p缺失和16q缺失，而IDC额外出现9q扩增与13q缺失，并在部分亚克隆中进一步出现3q扩增，提示该例中IDC较HGPIN和IAC-like腺体具有更明显的基因组进展。样本D中，主要由IAC-like腺体构成的克隆具有较多CNV；样本E显示HGPIN、IDC和IAC-like腺体整体聚为近缘群，仅有轻微亚克隆差异；样本F则以HGPIN和IDC为主，共享8p缺失和10q缺失，其中富集IDC的亚克隆较富集HGPIN的亚克隆积累了更多CNV。综合这些结果可见，不同样本之间并不存在单一固定模式：有时IDC显示更进展的异常，有时IAC-like腺体更为进展，有时三者几乎难以区分。
在“Supervised Trajectory Analysis”部分，研究人员采用stLearn中的监督性Pseudo-Time-Space轨迹分析，对HGPIN、IDC和IAC-like腺体三者的潜在演化顺序进行评估。当将HGPIN设为伪根（pseudoroot）时，所有样本均呈现“HGPIN→IDC”或“HGPIN→IDC→IAC-like腺体”的轨迹；当将IDC设为伪根时，IDC均位于IAC-like腺体之前；而当将IAC-like腺体设为伪根时，它总是被HGPIN和/或IDC所先行。该结果表明，在空间和转录组信息联合约束下，IAC-like腺体更稳定地位于演化终点，而非起始阶段；邻近浸润性病灶更像是HGPIN和IDC之后的后续状态。这一发现与逆行扩展模型并不一致，至少在本研究所纳入的有限样本中，没有形成对“浸润癌先出现、再回填形成IDC”的支持证据。
讨论部分围绕IDC发生机制的长期争议展开。研究人员指出，IDC在活检和根治性前列腺切除标本中均已被公认为独立的不良预后病理因素，并与更差的临床结局相关，因此其准确理解具有现实诊断价值。尽管传统观点强调逆行扩展，但本研究通过空间转录组学发现HGPIN、IDC与IAC-like腺体之间存在非常紧密的克隆关系，且这些形态不同的病变往往共享高度重叠的CNV谱，提示它们更可能是连续肿瘤演化过程中的不同截面，而非界限分明的独立实体。研究还发现，在仅有6.5 × 6.5 mm的小区域内即存在显著亚克隆异质性，这说明前列腺癌局部演化复杂，难以仅凭单一病理形态推断其祖先—后代关系。研究人员强调，本研究结果与其提出的RIPP假说相容，即HGPIN既可向IDC进展，也可向周围间质反复浸润，而IAC-like腺体可能来源于HGPIN、IDC或二者共同来源。论文同时坦陈局限性，包括样本量较小、病变彼此距离近而难以准确判定IAC-like腺体连接来源、Visium平台单点覆盖多个细胞导致细胞异质性、缺乏配对单细胞转录组，以及CNV由转录组间接推断可能遗漏微小基因组改变、突变或甲基化信息。因此，未来仍需更高分辨率的空间组学与基因组技术联合验证。
研究结论部分可译为：对6例患者样本开展的空间转录组学研究结果表明，HGPIN、IDC与IAC-like腺体之间存在紧密的克隆关系。尽管样本量有限，监督性轨迹分析并不支持逆行扩展理论，因为无论将哪一组作为伪根，IAC-like腺体始终位于轨迹末端。无监督分析显示，在3例样本中，邻近浸润性亚克隆获得了额外的基因组改变；在2例样本中，HGPIN、IDC和邻近浸润性前列腺癌具有相同的CNV；另有1例样本中，IDC相较于HGPIN和浸润性腺体具有额外CNV。研究人员提出的RIPP假说能够解释全部这些发现。
