✦
医学科研新动向
✦
Nature Communications
<食管鳞状细胞癌>
研
究
背
景
食管鳞状细胞癌（ESCC）是一种高度异质性的恶性肿瘤，全球每年新发病例达57.2万，死亡率高达50.9万例。ESCC在亚洲和非洲的发病率尤为显著，尤其在中国，ESCC占所有食管癌病例的90%以上。尽管治疗方法取得了进展，但由于ESCC的侵袭性强且晚期诊断率高，其预后仍不理想，五年生存率不到15%。目前，分子机制和免疫逃逸机制的研究尚不完全，个性化治疗策略难以开发。因此，深入了解ESCC的分子特征，寻找早期诊断的生物标志物及影响预后的关键分子异常至关重要。本研究旨在通过全基因组、转录组及深度学习模型，探索120例中国ESCC患者的异质性，为个性化治疗提供依据。
研究设计
患者队列：共纳入120例未经治疗的食管鳞状细胞癌患者，采集肿瘤及配对的正常组织，另外收集65例患者作为验证队列。
RNA-seq实验：提取样本RNA，构建测序文库后进行150 bp双端测序。
数据分析：使用SOAPnuke和Salmon进行数据清理和比对，RNA-seq数据归一化后进行差异表达和GSEA通路富集分析。
亚型聚类分析：通过非负矩阵分解（NMF）算法对RNA-seq数据进行无监督聚类，将样本分为4个亚型。
免疫细胞浸润分析：使用CIBERSORT和Danaher方法估算肿瘤样本的免疫细胞浸润水平，确定免疫亚型。
全外显子测序（WES）：使用Agilent SureSelect捕获外显子区域，Illumina X Ten平台进行测序，使用MutSigCV等方法鉴定驱动基因。
深度学习图像分析：通过卷积神经网络提取全片病理图像的特征，筛选出亚型特异的组织学标志物。
体内外功能验证：在体外使用ESCC细胞株进行XCL1基因过表达实验，并在裸鼠中进行SFRP1的肿瘤生长实验。
核心结果
1. 转录组亚型分析（Fig. 1）：
使用非负矩阵分解（NMF）方法将120例ESCC患者分为4个亚型：分化型、免疫原型、代谢型和干性型。
干性型患者的五年生存率最低，Kaplan-Meier生存分析显示，干性型患者的预后显著差于其他亚型（P = 0.028）。
分化型主要由角质细胞分化基因（如LCE3D、CDSN）定义，免疫原型由免疫相关基因（如MS4A1、CXCL9）定义。
干性型的标志基因包括WFDC2、SFRP1、LGR6和VWA2，且免疫相关通路显著下调（如干扰素-γ信号通路，FDR < 0.05）。
2. 免疫浸润分析（Fig. 2）：
根据免疫细胞浸润情况将患者分为三种免疫亚型：C1（低免疫浸润）、C2（高免疫浸润）和C3（自然杀伤细胞高表达）。
C3亚型患者的自然杀伤细胞标志物（XCL1, XCL2, CD160）显著高表达（P < 0.001），且总生存率最低（P = 0.019）。
在C3亚型中，XCL1与LGR6基因表达呈显著正相关（r = 0.40, P < 0.0001）。
3. XCL1高表达的ESCC细胞特征（Fig. 3）：
XCL1高表达的细胞中，药物代谢通路（如细胞色素P450通路）显著上调，细胞周期基因下调（Wilcoxon检验，P < 0.001）。
XCL1高表达的细胞对化疗药物5-FU的IC50值显著增加（P = 0.007）。
XCL1过表达可显著提高KYSE-150、KYSE-180和KYSE-410细胞系中5-FU的耐药性（KYSE-150，P = 3.11e-5；KYSE-180，P = 6.5e-4；KYSE-410，P = 0.025）。
4. 基因组变异分析（Fig. 4）：
干性型肿瘤中，NOTCH1和EP300的突变频率最高，分别为39%和26%（Fisher's检验，P = 0.018和P = 0.008）。
EP300突变显著降低患者的总生存率（HR = 5.248，P = 8e-06）。
EP300突变样本中，该基因的表达水平显著高于野生型样本（Wilcoxon检验，P < 0.01）。
5. EP300突变与干性亚型的关联（Fig. 5）：
GSEA分析显示，EP300突变的样本中，干性亚型的基因集显著上调（NES = 1.36，FDR = 0.05）。
EP300高表达样本中，干性基因集和XCL1高表达基因集均显著上调（干性基因集：NES = 2.49，FDR < 0.0001；XCL1高表达基因集：NES = 1.47，FDR = 0.014）。
小
结
本文通过整合分子和组织学分析，研究了食管鳞状细胞癌（ESCC）的亚型及其分子机制，揭示了不同亚型的特征以及其对患者预后的影响。研究利用多组学方法结合深度学习模型，深入分析了120例中国ESCC患者的样本，提出了四个主要亚型，并探讨了干性亚型与免疫逃逸和预后差的关联。以下是本研究的主要发现：
ESCC亚型分类：通过RNA-seq分析，ESCC样本被分为四个亚型：分化型、免疫原型、代谢型和干性型。干性型表现出最差的预后，与免疫活动下调和干性相关基因（如SFRP1、LGR6等）高表达密切相关。
免疫逃逸机制：干性亚型的ESCC细胞表现出自然杀伤细胞标志物（XCL1、XCL2和CD160）的高表达，这与较差的免疫浸润和预后密切相关，提示肿瘤通过NK细胞标志物的表达实现免疫逃逸。
EP300突变与预后：干性亚型中，EP300突变频率显著增加，且EP300突变与更差的患者总生存率相关。EP300突变或过表达的肿瘤具有更强的干性特征和免疫逃逸能力。
深度学习图像分析：开发了深度学习模型，提取和分析了不同亚型的组织病理特征，揭示了各亚型在组织学上的差异，证明了该方法在预测分子亚型上的潜力。
功能验证：体内外实验进一步验证了SFRP1和XCL1在肿瘤进展中的作用，证实了其与肿瘤干性特征和耐药性之间的关联。
-END-
文字丨本人编写，如有补充，下方留言即可
（后台回复“241018”即可获取全文）
