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1. 该研究通过空间转录组数据，在组织层面上解析SPP1在HCC肿瘤微环境中的表达模式，揭示了SPP1在HCC中的作用，为HCC的治疗提供了新的潜在靶点！
2. 该研究通过单细胞测序数据，探讨了CAFs在HCC中的异质性。
3. 该研究发现了SPP1-CD44信号轴，揭示了肿瘤细胞分泌的SPP1通过与CD44受体结合来激活成纤维细胞的信号通路，为理解肿瘤微环境中的细胞间通讯提供了新的分子机制。另外，提出了针对SPP1-CD44信号轴的潜在治疗策略，这为开发新的HCC治疗方法提供理论基础和实验依据。
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题目：空间转录组学揭示肿瘤源性SPP1在肝细胞癌微环境中诱导成纤维细胞趋化和活化
杂志：Journal of Translational Medicine
影响因子：6.1
发表时间：2024年9月
公众号后台回复“666”领取原文PDF，文献编号：20241018
研究背景
肿瘤微环境（TME）对肿瘤的进展和治疗效果有着深远的影响。在肝细胞癌（HCC）中，TME富含癌症相关成纤维细胞（CAFs），其分泌过多的细胞因子、趋化因子和生长因子，促进肿瘤细胞增殖和侵袭。然而，HCC中TME的复杂结构，以及驱动肿瘤细胞和CAFs之间相互作用的机制尚不清楚。
数据来源
空间转录组数据来自既往研究；单细胞数据（GSE125449）来自GEO数据库；20例肝细胞癌患者的癌组织和癌旁组织来自本院手术收集。
研究思路
首先，通过空间转录组和单细胞测序数据，分析了肝细胞癌（HCC）肿瘤微环境中SPP1蛋白的表达及其对成纤维细胞聚集和激活的影响。其次，通过体外实验和动物模型验证了SPP1在HCC发展中的作用，并提出了靶向SPP1-CD44信号轴作为潜在的治疗策略。
主要结果
1. 空间转录组分析
通过对8个肝癌样本进行了空间转录组分析，发现高SPP1表达的样本中，成纤维细胞的聚集现象明显；通过相关性分析显示，SPP1的表达与成纤维细胞的存在显著相关。以上发现表明，SPP1的局部表达可能驱动成纤维细胞聚集，可能有助于肝细胞癌微环境中成纤维细胞结构的形成。
图1 SPP1表达与CAF浸润关系的空间转录组分析
通过进一步分析，发现高SPP1表达的肿瘤细胞与成纤维细胞在空间上相邻，表明恶性肿瘤分泌的SPP1在诱导成纤维细胞趋化和聚集方面具有潜在作用。通过肿瘤细胞与成纤维细胞之间的细胞相互作用分析，发现这些细胞类型之间存在多种相互作用，揭示了SPP1相关的配体-受体相互作用在肿瘤细胞和成纤维细胞之间的相互作用评分最高（图2）。以上发现强调，SPP1信号在肝细胞癌微环境中介导成纤维细胞募集中的作用。
图2 SPP1主要由肿瘤细胞分泌，并与CAFs表现出多种配体-受体关系
2. 单细胞分析
通过单细胞数据分析，识别了8种细胞类型；通过评估SPP1表达谱分析，发现肿瘤细胞中SPP1的表达水平最高，表明在HCC的微环境中SPP1主要来源于肿瘤细胞。根据肿瘤细胞SPP1水平分组，发现SPP1高表达组成纤维细胞比例明显大于SPP1低表达组，进一步表明HCC微环境中肿瘤细胞SPP1表达的升高与成纤维细胞存在的增加相关。通过细胞相互作用分析发现，肿瘤细胞和成纤维细胞之间有许多相互作用，其中最显著的是SPP1-(ITGAV ITGB1)和SPP1- CD44。通过TCGA肝癌数据库中证实了肝癌微环境中肿瘤细胞分泌SPP1诱导成纤维细胞浸润（图3）。
图3 SPP1表达与CAF浸润的单细胞测序分析
3. 肿瘤源性SPP1调控LX2的激活
通过体外共培养HCC细胞和LX2细胞，结果显示，SPP1能够显著增强LX2细胞的迁移能力和CAFs特异性标记物的表达，表明肿瘤细胞分泌的SPP1对LX2细胞的激活和向CAFs转化具有重要的调控作用。通过酶联免疫吸附试验（ELISA）显示，敲低SPP1后细胞培养基中SPP1的浓度显著下降（图4），表明SPP1的分泌对LX2细胞的激活状态有直接影响。此外，重组SPP1（重组骨桥蛋白，rOPN）能够促进LX2细胞的迁移和增殖，并诱导CAF特异性标记物的表达。
图4 HCC细胞源性SPP1增强了LX2的迁移能力，上调了CAF特异性标志物
4. 肿瘤源性SPP1在HCC动物模型中诱导CAF分化
在建立的共植入（肝癌细胞和LX2）异种移植HCC动物模型中，发现SPP1的沉默显著减少了肿瘤体积和肿瘤间质中的胶原沉积（图5），表明肿瘤细胞分泌的SPP1促进了LX2向CAF的转化。
图5肿瘤源性SPP1诱导LX2向CAF分化
5. SPP1通过激活PI3K/Akt通路促进LX2向CAF的反式分化
通过分析发现，阻断CD44受体可抑制r-OPN对LX2细胞的激活作用；r-OPN与CD44受体结合，激活PI3K/AKT通路；阻断CD44受体可抑制r-OPN诱导的PI3K/AKT通路的激活；肿瘤细胞来源的SPP1与LX2细胞膜上的CD44受体结合，通过激活PI3K/AKT通路，促进其分化为CAFs（图6）。
图6 SPP1诱导LX2向CAFs反式分化的分子机制
文章小结
该研究思路清晰，逻辑层层递进，利用空间转录组数据和单细胞测序数据，初探肝细胞癌（HCC）中肿瘤免疫微环境（TME）的复杂结构，再通过实验进一步分析驱动肿瘤细胞和CAFs之间相互作用的机制，不论是研究设计还是方法，发至中科院二区绰绰有余！如果您在研究设计和数据分析上遇到困难，欢迎Call老方~我们有专业的团队，为您提供专业指导与帮助~
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