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胃癌(GC)是全球第五大常見惡性腫瘤,也是癌癥相關(guān)死亡的第三大原因,具有多階段發(fā)展、病因復(fù)雜的特征。明確驅(qū)動癌變發(fā)生的細胞起源及早期演化動態(tài),對于改進早期檢測與預(yù)防策略至關(guān)重要。為在早期胃癌(early gastric cancer, EGC)癌前病變關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點處,揭示關(guān)鍵的分子、細胞及微環(huán)境事件特征,我們致力于開發(fā)更精準(zhǔn)的篩查工具,并設(shè)計針對性干預(yù)方案,以在此階段阻斷惡性轉(zhuǎn)化。

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院周平紅教授、李全林教授,中山大學(xué)左春滿教授在Signal Transduction and Targeted Therapy上發(fā)表題為Spatiotemporal multi-omics analysis uncovers NADdependent immunosuppressive niche triggering early gastric cancer文章。
本文運用自主研發(fā)的人工智能(AI)模型,整合了 9 例早期胃癌內(nèi)鏡黏膜下剝離術(shù)(ESD)樣本的空間多模態(tài)數(shù)據(jù)(涵蓋從正常組織到癌變的連續(xù)階段),構(gòu)建出疾病進展的時空圖譜,并識別出早期癌變過程中一個以免疫抑制微環(huán)境為特征的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點 ——PMC_P(癌前凹陷黏液細胞關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點)。在此階段,具有干性特征的炎癥性凹陷黏液細胞(PMC_2)通過 NAMPT-ITGA5/ITGB1 信號通路與成纖維細胞相互作用,同時通過 AREG-EGFR/ERBB2 信號通路與巨噬細胞相互作用,共同促進癌變的發(fā)生。
我們建立了胃黏膜癌前病變細胞系及類器官模型,在體外實驗中證實:NAMPT(煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶)與 AREG(雙調(diào)蛋白)可顯著促進細胞增殖。此外,在 CEA-SV40 轉(zhuǎn)基因小鼠模型中,靶向 AREG 和 / 或 NAMPT 可破壞關(guān)鍵的細胞間相互作用,抑制 JAK-STAT、MAPK 及 NF-κB 信號通路,并降低 PD-L1(程序性死亡配體 1)的表達水平 —— 這一結(jié)果在體外實驗中通過蛋白質(zhì)印跡法(western blot)也得到了驗證。上述干預(yù)措施不僅延緩了疾病進展、逆轉(zhuǎn)了免疫抑制微環(huán)境,還成功阻斷了惡性轉(zhuǎn)化過程。
我們進一步利用內(nèi)鏡切除的早期胃癌標(biāo)本開展臨床驗證,最終為早期胃癌的發(fā)展過程提供了精準(zhǔn)的時空解析,并發(fā)現(xiàn)了可用于早期干預(yù)的新型診斷標(biāo)志物與治療靶點。
驗證關(guān)鍵細胞群體的空間分布
文章通過TissueFAXS 系統(tǒng)對組織樣本進行全景多光譜掃描,結(jié)合 StrataQuest 分析軟件,精準(zhǔn)定位了 PMC_2 細胞(具有干性的炎癥性凹陷黏液細胞)在 PMC_P 區(qū)域(胃癌前病變關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點)的富集情況。
解析細胞間信號通路的功能關(guān)聯(lián)
對于AREG-EGFR/ERBB2 和 NAMPT-ITGA5/ITGB1 信號軸,Tissue Cytometry技術(shù)用于驗證配體與受體的細胞來源及共定位關(guān)系。
量化免疫抑制微環(huán)境特征
定量分析 PMC_P 區(qū)域的 PD-L1 表達水平,以及免疫抑制細胞(如 M2 型巨噬細胞)的浸潤比例。
評估藥物干預(yù)效果的影像依據(jù)
在 CEA-SV40 轉(zhuǎn)基因小鼠模型中,使用Tissue Cytometry技術(shù)掃描抗 AREG、FK866(NAMPT 抑制劑)治療后的胃組織切片。
通過定量 ITGA2(PMC_2 標(biāo)志物)、VIM(成纖維細胞標(biāo)志物)及 pp38、p-STAT1(信號通路激活標(biāo)志物)的熒光強度,證實藥物處理后這些癌前相關(guān)指標(biāo)的表達顯著降低,直觀反映了藥物對癌前病變的抑制作用。

Figure 4 驗證 PMC_P 區(qū)域的 PMC_2 細胞富集與免疫抑制特征

Figure 5:解析 PMC_P 區(qū)域的關(guān)鍵配體 - 受體互作(AREG-EGFR/ERBB2、NAMPT-ITGA5/ITGB1)

Figure 6:細化 PMC_2 與巨噬細胞、成纖維細胞的互作細節(jié)

Figure 8:評估藥物干預(yù)對癌前病變的抑制效果
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