近日，中南大学湘雅医院胃肠外科/湖南省胃肠肿瘤诊断治疗精准实验室陈子华教授团队对胃癌样本的单细胞RNA联合单细胞TCR测序数据进行分析，在单细胞分辨率下定义胃癌瘤内异质性并探索相关的肿瘤恶性特征，学术成果“Single-cell profiling reveals tumour cell heterogeneity accompanying a pre-malignant and immunosuppressive microenvironment in gastric adenocarcinoma”在线发表于《Clinical and Translational Medicine》期刊（中国科学院1区，IF=10.6）。湘雅医院胃肠外科刘合利教授为共同通讯作者，葛杰副教授为论文第一作者，湘雅医院为第一单位和唯一通讯单位。

图1：研究设计与主要结论

图2：胃癌细胞的ITH与患者预后的关联

图3：Mφ-SPP1代表一种肿瘤相关巨噬细胞

图4：ITH-H肿瘤存在免疫抑制性肿瘤微环境

 胃癌在我国的发病率和死亡率高居全部恶性肿瘤的第三位，中国胃癌具有分期晚，肿瘤负荷大、异质性强、预后不良的特点，目前的表型分类如Lauren分型和WHO分型在指导治疗决策方面缺乏精确性，肿瘤内异质性（ITH）是精准诊疗面对的主要挑战之一。

      本项目对未经治疗的胃腺癌样本的单细胞转录组和TCR测序数据进行分析，探索单细胞水平的瘤内异质性（ITH）与预后和肿瘤微环境（TME）的关系。

      研究通过inferCNV鉴定出恶性上皮细胞并对癌细胞转录组的成对相似性进行评估，揭示了患者之间明显的ITH差异。根据ITH评分将患者分为ITH-H和ITH-L两组，并验证了ITH-H肿瘤包括多个上皮细胞群，而ITH-L肿瘤则相反。ITH-H组癌细胞在CNV、增殖和缺氧方面均高于ITH-L组，且伴随VEGFA表达升高，揭示存在缺氧驱动的血管生成。ITH-H和ITH-L组间的差异表达基因分析确定了ITH标记物（PSCA、PPIB和CALR），通过ssGSEA计算TCGA-STAD数据的ITH标记物评分，并同样分为ITH-H和ITH-L两组, 验证了单细胞数据中的发现。基于多因素COX回归分析推断ITH是独立的复发预后因子。

      在巨噬细胞分析中发现，Mφ-SPP1是Mφ-FCN1和Mφ-APOE之间的过渡状态，混合表达了SPP1（肿瘤相关巨噬细胞标记物）、ALOX5AP（与M2巨噬细胞极化相关的关键免疫调节脂质介质）和CD163（M2巨噬细胞标记物），Mφ-SPP1在ITH-H组中更加富集。在Mφ-SPP1中观察到独特的转录因子（TFs）调控网络活性，上述发现确认Mφ-SPP1是一种TAM亚型，并提示了参与TAM功能的潜在下游基因。

      T细胞分析发现ITH-H肿瘤中激活的CD8 T细胞较少且耗竭特征明显。ITH-H和ITH-L组的scTCR-seq数据分层分析发现ITH-H组中CD8细胞之间存在更频繁的状态转变。研究数据显示ITH-H肿瘤具有免疫抑制的TME。更有趣的是，通过比较ITH-H和ITH-L组间作为免疫检查点的功能受体-配体对，当分析上皮细胞与其他细胞群之间的相互作用时，PDCD1与其配体之间没有显著的相互作用，这表明抗PD1/PDL1治疗可能不适用于某些胃癌。此外，在ITH-H肿瘤中观察到PVR及其受体的显著相互作用，还观察到ITH-H组中PVR+癌细胞相较于ITH-L组富集。考虑到激活的CD8 T细胞和NK细胞，以及它们通过PVR-TIGIT和PVR-CD226相互作用与癌细胞互动，推测抗PVR/TIGIT治疗可能对ITH较高的胃癌患者起效。

      本研究利用基于单细胞转录组相似性的新型评分方法，将胃癌分为不同的ITH组，并全面分析了相关的TME特征，表明ITH可作为提示复发的预后标志物。ITH-H肿瘤中富集的免疫抑制特征，如M2巨噬细胞极化、T细胞衰竭以及某些免疫检查点分子之间的相互作用，为胃癌的精准免疫治疗策略提供了有益的见解。

      陈子华教授带领团队致力于胃肠道肿瘤的临床与基础研究，潜心探寻胃肠道肿瘤精准诊断方法和个体化精准最优治疗方案。近年来，主持国家重大科技专项1项、国家自然科学基金3项、省部级课题（含重点项目）10项，获科研基金赞助总计1000余万元，发表SCI权威杂志等论文60余篇，获国家专利授权10项。