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medRxiv来源发表:

尤文肉瘤的生存差异不在突变里:135例空间图谱分出四种预后类型,干扰素反应型预后最好

核心概要

尤文肉瘤基因组近乎单一,却长期无法解释患者生存的巨大差异。研究对135例患者的肿瘤与微环境做单细胞和空间转录组分析,识别出五种肿瘤细胞转录状态与八种由邻近细胞配置定义的生态位,并按生态位组成把患者分为融合活跃型、增殖型、免疫反应型和微环境富集型四类。免疫反应型以干扰素激活的肿瘤细胞为特征、预后较好,四类的生存差异在两个独立的批量转录组队列中得到重现。

AI-generated editorial illustration: Spatial niche organization shapes clinical heterogeneity in Ewing sarcoma

深度剖析

尤文肉瘤的组织学近乎均一、驱动突变稀少,但患者结局差异很大,这一差异现在被归到肿瘤细胞与周围细胞的空间排布上,而不只是肿瘤细胞自身的基因改变。 此前对预后的解释主要依赖STAG2、TP53等次要突变和染色体获得,这些特征只覆盖一部分患者,多数临床异质性仍无解释;微环境方向的批量免疫解卷积与单细胞研究只给出提示性结果,尚无可用于临床的微环境标志物。 在135例患者的样本上,空间分析得到八种反复出现的生态位,按生态位组成划分的四类患者呈现不同的总生存,这一分层在两个独立的批量转录组队列中重现。

肿瘤细胞并非只有一种转录面貌,而是在五种反复出现的状态之间分布,这些状态与特定的邻近细胞组合绑定,形成可辨认的组织区域。 此前尤文肉瘤的瘤内异质性主要围绕EWSR1::FLI1融合活性高低来讨论,融合活性是否为唯一决定因素并不清楚。 对每个样本的肿瘤细胞做共识非负矩阵分解,跨样本聚类出五种元程序,分别对应融合活性、细胞周期、应激与缺氧、蛋白调控以及干扰素反应;其中四种生态位各由一种肿瘤细胞状态主导,另外四种生态位以微环境细胞组成为特征。

免疫反应型是此前未被认识的一类,其特征是肿瘤细胞自身处于干扰素激活状态,并与免疫细胞形成局部接触区域。 尤文肉瘤通常被视为免疫冷肿瘤,C1QC+巨噬细胞在多数肿瘤中与不良预后相关,而在这里它们呈现抗原呈递、干扰素激活的表型。 肿瘤细胞的I型干扰素反应随周围C1QC+和SPP1+巨噬细胞数量上升,T细胞是唯一与I型和II型干扰素反应均正相关的淋巴细胞;在免疫反应型与活跃免疫生态位共定位的样本中,接触区域的I型干扰素评分与JAK-STAT活性高于其他区域。

四类分型可以从常规批量转录组中部分重建,并在已知临床风险因素之外提供独立的预后信息。 空间转录组成本高、通量有限,若分型只能依赖空间平台,就难以进入常规分层。 用留出的38例配对样本检验,最近邻分类器重建空间定义类型的准确率为60.5%,置换零分布为24.9%;在三个队列的Cox模型中,免疫反应型相对增殖型的风险比为0.28(95%置信区间0.12–0.64),融合活跃型为0.41(0.17–0.96),与诊断时转移的效应量级相当且相互独立。

启示与展望

结论建立在135例尤文肉瘤样本的空间转录组数据上,其中大部分为治疗前诊断样本,生存分析排除了复发或治疗后采集的样本;四类分型的生存差异在批量RNA测序队列(142例初诊患者)和基因表达微阵列队列(171例初诊患者)中得到重现。适合关注肉瘤微环境、空间组学与预后分层的读者。

成纤维细胞经FGFR2–FGF7与肿瘤细胞相互作用、以及融合活性下降的关系目前只是空间上的观察,需要体外和体内功能实验验证;靶向面板只覆盖预设基因,无法推断免疫细胞与肿瘤细胞之间精确的分子通讯,巨噬细胞或T细胞是主动塑造肿瘤免疫表型还是被招募而来尚未确定;空间图谱基于二维切片,三维空间多组学尚待开展;分型在常规临床分层中的效用仍需更大规模的多中心前瞻性验证。