单细胞与空间多组学技术揭示了透明细胞肾细胞癌中FOLH1+内皮细胞的机制特征

《Journal of Translational Medicine》：Single-cell and spatial multi-omics reveal mechanistic insights of FOLH1+ endothelial cells in clear cell renal cell carcinoma

　　

摘要

背景

透明细胞肾细胞癌是肾恶性肿瘤中最常见且最具侵袭性的亚型，其特点为血管丰富且预后较差。早期发现能显著改善患者的治疗效果，而前列腺特异性膜抗原（PSMA，由FOLH1基因编码）成像技术近来已被证实是诊断透明细胞肾细胞癌的有效工具。然而，肿瘤微环境中FOLH1表达的细胞来源、空间分布及其作用机制仍不甚明了。

方法

我们采用了多区域单细胞RNA测序、空间转录组学以及批量RNA测序数据相结合的整合分析方法。这些计算结果通过来自患者的原始内皮细胞、体外共培养系统以及体内同基因小鼠模型得到了验证。

结果

对191,906个单细胞的分析显示，存在明显的空间结构重塑现象，FOLH1表达主要局限于内皮细胞中。通过亚群分析，我们发现了一种特殊的FOLH1阳性内皮细胞群体，这类细胞从正常肾脏逐渐向肿瘤核心区域聚集。伪时间分析表明，这类FOLH1阳性内皮细胞处于高度分化的状态，且PI3K–Akt信号通路和黏着斑信号通路十分活跃。从机制上来看，我们证实了过度表达FOLH1的内皮细胞可通过APP–CD74轴促进肾细胞癌细胞的增殖和迁移。敲低APP或CD74可消除过度表达FOLH1的内皮细胞的促肿瘤作用。空间转录组学分析显示，FOLH1阳性内皮细胞位于肾细胞癌病灶附近，而APP和CD74在这些区域也呈现共定位现象。在同基因小鼠模型中，用2-PMPA药物抑制PSMA活性可显著抑制肿瘤生长，并逆转上皮-间质转化现象。在临床病例中，高水平的FOLH1/内皮细胞特征（C1组）与血管生成/上皮-间质转化通路的激活以及更差的生存率相关。进一步的独立临床验证也表明，内皮细胞中PSMA表达水平升高与微血管侵袭和转移程度增加有关。

结论

本研究识别出了某种FOLH1阳性内皮细胞群体，并阐明了其通过APP–CD74信号通路主动重塑肿瘤血管微环境的功能。我们的研究结果为解释为何PSMA表达仅限于内皮细胞提供了机制依据，同时也为通过靶向这一信号轴来抑制透明细胞肾细胞癌的进展提供了临床前证据。