時空簡訊第44期。

胰腺位于腹膜后，“頭部”位于十二指腸彎曲的凹處，“軀干”在胃的正后方，“尾部”則延伸至脾臟。雖然在身體中的位置很深、很隱蔽，但胰腺卻是人體代謝正常運行的“發(fā)動機”，具有強大的內(nèi)分泌和外分泌功能。一旦胰腺內(nèi)外分泌功能受損，會導致慢性或急性胰腺炎、2型糖尿病，甚至胰腺癌（主要指胰腺導管腺癌）。而胰腺癌被稱為“癌中之王”，一旦發(fā)病，致死率極高。

據(jù)國家癌癥中心最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2000-2016年我國胰腺癌總體發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢，2016年胰腺癌總體發(fā)病數(shù)（10.0萬）和病死數(shù)（8.8萬）分別居惡性腫瘤第十一位和第七位，死亡發(fā)病比高達0.88，在所有常見腫瘤中位列第一，表明了胰腺癌極高的惡性程度和不良預后。若能做到早預防、早診斷、早治療，可以大幅提升胰腺癌患者的生存期。在此，我們遴選了有關(guān)胰腺導管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）發(fā)病機制、診斷與治療反應的8篇優(yōu)質(zhì)前沿文章，展示了空間及單細胞組學技術(shù)在PDAC病理與診療方面取得的最新成果，供了解參考。

綜述/Review

利用單細胞和空間技術(shù)進一步揭示胰腺癌進展及其治療反應的分子機制

Clinical Cancer Research?[IF：12.531]

① 簡要總結(jié)了bulk基因組和轉(zhuǎn)錄組技術(shù)在人類PDAC研究中取得的進展，并解釋了bulk mRNA研究面臨著區(qū)分腫瘤隔室與微環(huán)境中其他細胞類型貢獻的挑戰(zhàn)，這在PDAC中更加突出。

② 討論了利用單細胞和空間技術(shù)闡明PDAC腫瘤組織中惡性細胞、癌癥成纖維細胞和免疫細胞異質(zhì)性的研究進展。盡管單細胞技術(shù)在胰腺癌中的應用普遍落后于其他腫瘤（部分原因是難以從酶促降解組織中提取高質(zhì)量RNA），但此類研究現(xiàn)在正在迅速興起。

③ 鑒于患者即使在可切除的疾病中也經(jīng)常接受新輔助化療和/或化放療，利用單細胞和空間技術(shù)等生物新技術(shù)破譯富含細胞毒性治療或由細胞毒性治療誘導的基因程序，對于深入了解旨在根除殘留癌細胞的補充治療至關(guān)重要。（賀磊）

Refining the molecular framework for pancreatic cancer with single-cell and spatial technologies.

2021.03.02；DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-20-4712

綜述；胰腺，胰腺癌，胰腺導管腺癌，腫瘤微環(huán)境，異質(zhì)性，bulk RNA-seq，scRNA-seq，snRNA-seq，空間分析技術(shù)；Jimmy A. Guo, Hannah I. Hoffman, William L. Hwang; Massachusetts General Hospital Cancer Center, Harvard University, University of California, Broad Institute of MIT and Harvard, Massachusetts Institute of Technology; USA.

病理機制/Pathological Mechanism

人類胰腺癌進展的兩個關(guān)鍵過渡點的細節(jié)新見解

Nature Genetics?[IF：41.307]

① 該研究為人類腫瘤圖譜網(wǎng)絡（the Human Tumor Atlas Network consortium）的一部分，通過使用單細胞/核RNA-seq、bulk蛋白質(zhì)基因組學、空間轉(zhuǎn)錄組學和細胞成像技術(shù)，研究來自31例PDAC患者的83個樣本，揭示了胰腺癌發(fā)生的兩個關(guān)鍵過渡點（即從正常細胞到癌變前細胞的轉(zhuǎn)變，以及從癌變前細胞向胰腺癌細胞的轉(zhuǎn)變）的細節(jié)信息，并闡釋了癌細胞對療法耐受性的分子機制，以及如何利用特殊的免疫療法來治療惡性腫瘤類型。

② 鑒定并驗證了從正常胰腺到PDAC的過渡populations，包括腺泡到導管化生（acinar-to-ductal metaplasia，ADM）和胰腺上皮內(nèi)瘤變（pancreatic intraepithelial neoplasia，PanIN）細胞，以及未轉(zhuǎn)化的腺泡、導管細胞、PDAC細胞群。

③ 與腫瘤細胞相比，ADM細胞群同時表達癌基因和抑癌基因，顯著上調(diào)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和干細胞基因；化療耐藥樣本中含有三倍富集的炎癥性癌癥相關(guān)成纖維細胞，可上調(diào)金屬硫蛋白。

④?TIGIT在耗竭和調(diào)節(jié)性T細胞中高表達，而NECTIN家族基因在腫瘤細胞中高表達，但在不同PDAC患者之間存在顯著異質(zhì)性。（Lina）

Spatially restricted drivers and transitional cell populations cooperate with the microenvironment in untreated and chemo-resistant pancreatic cancer.

2022.08.22；DOI：10.1038/s41588-022-01157-1

研究文章；人，胰腺，胰腺導管腺癌，腺泡到導管化生，胰腺上皮內(nèi)瘤變，化療耐藥，scRNA-seq，snRNA-seq，空間轉(zhuǎn)錄組；Daniel Cui Zhou, Reyka G. Jayasinghe, David G. DeNardo, Ryan C. Fields, Li Ding; Washington University; USA.

通過整合空間轉(zhuǎn)錄組和scRNA-seq揭示胰腺導管腺癌的組織結(jié)構(gòu)

Nature Biotechnology?[IF: 36.558]

① 通過引入多模式交叉分析（multimodal intersection analysis，MIA）將來自兩例PDAC患者腫瘤組織的空間轉(zhuǎn)錄組（ST）和scRNA-seq數(shù)據(jù)進行整合，描述了腫瘤微環(huán)境中不同細胞類型和亞群的位置，以及癌癥亞區(qū)域內(nèi)細胞類型之間的關(guān)系。

② 用scRNA-seq鑒定兩例未經(jīng)治療的PDAC患者中的細胞群，在PDAC-A和PDAC-B中分別確定了15和11種細胞亞群（cluster）；PDAC-A中的兩個cluster和PDAC-B中的一個cluster顯示異常的拷貝數(shù)變異，通過雙重免疫熒光染色驗證單細胞測序數(shù)據(jù)中檢測到的TM4SF1可作為PDAC標志物。

③ 同一PDAC腫瘤組織的2個組織切片用于ST分析，然后用MIA方法將scRNA-seq和ST數(shù)據(jù)集進行整合分析，發(fā)現(xiàn)PDAC-A患者中的所有導管亞群都富集在組織的導管區(qū)域；只有缺氧和晚期導管細胞群在癌癥區(qū)域顯著豐富，而PDAC-B中的導管亞群都完全富集于導管上皮區(qū)域。

④ 創(chuàng)建第三個PDAC單細胞數(shù)據(jù)集用于對腫瘤微環(huán)境中細胞狀態(tài)的關(guān)系進行解卷積，發(fā)現(xiàn)炎性成纖維細胞、單核細胞和T/NK細胞在應激反應模塊區(qū)域大量富集；綜合TCGA的PDAC數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)炎癥性成纖維細胞和表達應激基因模塊的癌細胞在空間上緊密相連。（廖啟軍/張馨月）

Integrating microarray-based spatial transcriptomics and single-cell RNA-seq reveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas.

2020.01.13；DOI: 10.1038/s41587-019-0392-8

研究文章；人，胰腺，胰腺導管腺癌，空間轉(zhuǎn)錄組，scRNA-seq，多模式交叉分析，腫瘤微環(huán)境，組織結(jié)構(gòu)；Reuben Moncada, Itai Yanai; Institute for Computational Medicine, NYU Langone Health; USA.

消化道癌中新抗原反應性T細胞的轉(zhuǎn)錄組圖譜

Cancer Cell?[IF：38.585]

① 選取5例膽管癌和5例胰腺癌患者，通過體外免疫篩選試驗鑒定和分選出浸潤膽管癌和胰腺癌的新抗原反應性T細胞，并應用scRNA-seq技術(shù)表征了新抗原反應性腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor-infifiltrating lymphocytes，TIL）的轉(zhuǎn)錄組圖譜，為細胞免疫治療提供新的見解。

② scRNA-seq獲得1,659個CD8+T細胞和1,441個CD4+T細胞的數(shù)據(jù)，共聚類為12個細胞簇；大多數(shù)CD8+和CD4+新抗原反應性TIL呈現(xiàn)耗竭狀態(tài)，如高表達PDCD1基因。

③ 與非新抗原特異性的旁觀激活CD8+T細胞相比，CD8+新抗原反應性TIL共表達CXCL13和GZMA基因；CD4+新抗原反應性TIL過表達CXCL13基因、HOPX或ADGRG1基因，而不表達IL7R基因。（Nano Lyu）

Transcriptomic profiles of neoantigen-reactive T cells in human gastrointestinal cancers.

2022.04.11；DOI: 10.1016/j.ccell.2022.03.005

研究文章；人，膽管，胰腺，膽管癌，胰腺癌，新抗原，腫瘤浸潤淋巴細胞，scRNA-seq；Chunhong Zheng, Eric Tran; Providence Cancer Institute; USA.

診斷與治療/Diagnosis and Treatment

胰腺癌的單核和空間轉(zhuǎn)錄組分析確定與新輔助治療相關(guān)的多細胞動態(tài)變化

Nature Genetics?[IF：41.307]

① 使用snRNA-seq和全轉(zhuǎn)錄組數(shù)字空間分析來自43例接受新輔助治療（n=25）或未經(jīng)治療（n=18）的原發(fā)性PDAC患者的腫瘤樣本，構(gòu)建了組成PDAC的細胞亞型和空間群落的高分辨率分子景觀，揭示了PDAC腫瘤間和腫瘤內(nèi)的多樣性、離散群落的空間組織、治療相關(guān)的重塑和臨床相關(guān)的預后。

② 發(fā)現(xiàn)了細胞組成和表達程序的治療相關(guān)變化，包括新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)樣祖細胞惡性細胞程序，該程序在化療和放療后富集，并在獨立隊列中與不良臨床結(jié)果相關(guān)。

③ 通過將細胞類型特征和表達程序與匹配樣本的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行整合，揭示了3個具有不同惡性、成纖維細胞和免疫特征的多細胞亞群：治療豐富亞型1、鱗狀細胞-基底細胞樣亞型2和經(jīng)典細胞樣亞型3。

④ 空間定義的細胞間受體-配體相互作用在治療后殘留腫瘤中富集增強，這是改善胰腺癌新輔助和輔助治療的潛在靶點。（Lina）

Single-nucleus and spatial transcriptome profiling of pancreatic cancer identifies multicellular dynamics associated with neoadjuvant treatment.

2022.07.28；DOI：10.1038/s41588-022-01134-8

研究文章；人，胰腺，胰腺導管腺癌，新輔助治療，細胞類型，治療相關(guān)變化，snRNA-seq，空間轉(zhuǎn)錄組；William L. Hwang, Karthik A. Jagadeesh, Jimmy A. Guo, Hannah I. Hoffman, Tyler Jacks, Aviv Regev; Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Broad Institute of MIT and Harvard, Massachusetts Institute of Technology, University of California; USA.

scRNA-seq揭示化療對人胰腺癌及其腫瘤微環(huán)境的影響

Nature Communications?[IF：17.694]

① 在化療前后收集27例PDAC患者的新鮮腫瘤樣本并進行scRNA-seq分析，系統(tǒng)地描述了人類PDAC的結(jié)構(gòu)組成，確認了化療會嚴重影響PDAC的腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME），并可能通過減少抑制性檢查點分子表達和涉及CD8+T細胞的相互作用導致對免疫療法的進一步抵抗。

② 惡性上皮細胞存在顯著的異質(zhì)性，并發(fā)現(xiàn)了具有基礎(chǔ)和經(jīng)典癌細胞亞型的異質(zhì)混合物，以及不同的癌癥相關(guān)成纖維細胞和巨噬細胞亞群。

③ 經(jīng)典和基底樣癌細胞對化療表現(xiàn)出相似的轉(zhuǎn)錄反應，并且在處理過的樣本中沒有表現(xiàn)出向基底樣轉(zhuǎn)錄程序的轉(zhuǎn)變。

④ 化療會降低PDAC中抑制性檢查點分子的表達和配體-受體的相互作用，特別是CD8+T細胞上的TIGIT與其在癌細胞上的受體之間的相互作用，并將TIGIT鑒定為CD8+T細胞的主要抑制性檢查點分子。（Lina）

Single-cell RNA sequencing reveals the effects of chemotherapy on human pancreatic adenocarcinoma and its tumor microenvironment.

2023.02.13；DOI：10.1038/s41467-023-36296-4

研究文章；人，胰腺，胰腺導管腺癌，腫瘤微環(huán)境，化療，scRNA-seq；Gregor Werba, Daniel Weissinger, Emily A. Kawaler, , Aristotelis Tsirigos, Diane M. Simeone; NYU Langone Health; USA.

缺氧微環(huán)境誘導胰腺癌空間轉(zhuǎn)錄組變化

Cancer Biology and Medicine?[IF：4.248]

① 在小鼠缺血后肢中建立了人類PDAC移植物，并基于空間轉(zhuǎn)錄組和scRNA-seq分析，首次描述了缺氧微環(huán)境誘導的PDAC空間基因表達變化，并確定了PDAC的潛在治療靶點，為進一步研究缺氧性腫瘤的預后和治療奠定了基礎(chǔ)。

② 空間轉(zhuǎn)錄組分析顯示，與對照組（9個亞群）相比，缺氧組腫瘤細胞亞群減少到7個；GO富集分析顯示，對照組亞群表現(xiàn)出位置特征和不同的基因特征。

③ 位于侵襲前沿的亞組6在缺氧條件下表現(xiàn)出更高的增殖能力，其標記基因在細胞增殖、侵襲和應激反應方面富集。

④ 基于缺氧組和對照組的空間轉(zhuǎn)錄組特征，CMAP（the Connectivity Map）分析表明，缺氧組中侵襲性最強的亞組6對PI3K抑制劑ADZ-6482敏感。（Lina）

Hypoxic microenvironment induced spatial transcriptome changes in pancreatic cancer.

2021.06.04；DOI：10.20892/j.issn.2095-3941.2021.0158

研究文章；小鼠，胰腺，胰腺導管腺癌，缺氧，腫瘤微環(huán)境，空間基因表達，空間轉(zhuǎn)錄組，scRNA-seq；Huizhi Sun, Danfang Zhang, Baocun Sun, Jihui Hao; 天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院，天津醫(yī)科大學；中國

基于細胞外囊泡蛋白血液檢測的早期多癌檢測?

Communications Medicine

① 根據(jù)細胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs） 蛋白（13中EVs蛋白）圖譜開發(fā)了一種基于血液EVs的生物標志物分類器，并證實其能夠快速、準確地檢測出早期胰腺癌、卵巢癌或膀胱癌，有望成為胰腺癌及其他癌癥的新型早期診斷方法，推動癌癥早篩發(fā)展，提高癌癥患者的整體存活率。

② 基于EV的多癌癥檢測方法是利用基于交流電動力學（alternating current electrokinetic，ACE）的高導電雙電泳平臺，從患者血漿中純化EVs，再通過多標記EV蛋白測量開發(fā)出機器學習算法，來辨識和并分類EVs中的生物標記物蛋白。

③ 將代表胰腺癌、卵巢癌或膀胱癌患者的139例經(jīng)病理證實的I期和II期癌癥病例與184名對照受試者進行比較分析，基于EV的多癌癥檢測方法成功預測了早期I~II期胰腺癌、卵巢癌和膀胱癌的存在，其靈敏度為71.2%（95% CI：63.2~78.1），特異性為99.5%（97.0~99.9），曲線下面積為0.95（95% CI：0.92~0.97）。

④ 兩個早期階段的敏感性相似[第一階段：70.5%（60.2~79.0）；第二階段：72.5%（59.1~82.9）]；I期癌癥的檢出率在胰腺癌中達到95.5%，在卵巢癌中達到74.4%（在IA期中達到73.1%），在膀胱癌中達到43.8%。（Lina）

Early-stage multi-cancer detection using an extracellular vesicle protein-based blood test.

2022.03.07；DOI：10.1038/s43856-022-00088-6

研究文章；人，血液，細胞外囊泡，胰腺癌，卵巢癌，膀胱癌，生物標志物分類器，癌癥早篩；Juan Pablo Hinestrosa, Scott M. Lippman, Rajaram Krishnan; Biological Dynamics, Inc, WIN Consortium for Personalized Cancer Therapy, Medical College of Wisconsin, University of Nebraska, University of California San Diego; USA.