2022年12月13日，?中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院放射科馮智超博士（容鵬飛、王維教授團(tuán)隊(duì)）在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Radiology(IF:29.146)上在線發(fā)表了CT放射組學(xué)模型預(yù)測(cè)肝癌病理分型和免疫狀態(tài)的文章，本研究利用影像組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)，原創(chuàng)性地構(gòu)建了影像人工智能模型。放射組學(xué)數(shù)據(jù)和單細(xì)胞RNA測(cè)序的聯(lián)合分析有助于確定新的治療靶點(diǎn)，有效地預(yù)測(cè)一種具有侵襲性的肝癌病理表型，為肝癌的臨床治療方案提供了思路。

我們對(duì)該項(xiàng)目的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的實(shí)驗(yàn)和分析工作提供了支持，單細(xì)胞測(cè)序聯(lián)合空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果揭示了腫瘤不同病理亞型的免疫浸潤(rùn)模式。接下來(lái)，我們具體解析一下該項(xiàng)目的研究思路和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

期刊：Radiology

影響因子：29.146

發(fā)表年月：2022年12月

材料：365名患者（319例男性，46例女性）用于影像組學(xué)建模，對(duì)7名患者進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，對(duì)1名患者進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

方法：高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序聯(lián)合空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

研究背景

肝細(xì)胞癌（HCC）是一種高死亡率的原發(fā)性肝癌。它是一種全球范圍最常見(jiàn)的惡性腫瘤。目前其診斷和治療已取得了一定進(jìn)展，但總體臨床效果仍然很差。HCC 在基因組、分子和組織學(xué)水平上具有高度異質(zhì)性，肝細(xì)胞癌中的MTM亞型和包裹腫瘤簇的血管 （VETC） 模式代表兩種與不良預(yù)后相關(guān)的侵襲性形式，HCC 治療的主要障礙之一是缺乏基于組織學(xué)或分子分類的治療方案，兩種亞型的治療前特征可能有助于個(gè)體化治療和預(yù)后。

在本研究中，作者在基于前期對(duì)肝癌血管新生激活表型影像和預(yù)后特征全面分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于術(shù)前CT研究的影像組學(xué)模型，用于預(yù)測(cè)MTM亞型，并通過(guò)分析傳統(tǒng)和單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)結(jié)合空間轉(zhuǎn)錄組結(jié)果進(jìn)一步探究了腫瘤潛在的免疫浸潤(rùn)模式，揭示肝癌病理分型主要與B細(xì)胞浸潤(rùn)的體液免疫功能失調(diào)相關(guān)。

研究結(jié)果

Result 1患者特征

在433例符合放射組學(xué)模型構(gòu)建條件的患者中，排除了68例，共納入365例患者（319例男性，46例女性），平均年齡55歲，± 10（SD）（圖1A）。

根據(jù)MTM亞型，訓(xùn)練集中的患者特征見(jiàn)表2。在訓(xùn)練組中，169例患者中有64例（38%）患有MTM型HCC，這些患者與非MTM HCC患者相比，更有可能表現(xiàn)出高血清AFP水平、edmonson - steiner III或IV級(jí)腫瘤和MVI陽(yáng)性狀態(tài)（均為P < .05）。

Result 2放射學(xué)組學(xué)模型的構(gòu)建

在特征選擇過(guò)程中，共納入了467個(gè)觀察者內(nèi)和觀察者間的ICCs均大于0.75的放射性組學(xué)特征。所有這些特征在訓(xùn)練集中的MTM組和非MTM組之間都有差異。經(jīng)過(guò)最小絕對(duì)收縮和回歸分析（圖E2），得到了11個(gè)非零系數(shù)的特征，并用于建立基于SVM的放射組學(xué)模型。放射組學(xué)模型評(píng)分在每個(gè)數(shù)據(jù)集中的分布情況見(jiàn)圖E3，MTM組的放射組學(xué)模型得分低于非MTM組、內(nèi)部測(cè)試集和外部測(cè)試集。

多變量分析顯示，高血清AFP水平和放射組學(xué)模型評(píng)分是MTM亞型的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素（圖3A），基于此建立了一個(gè)整合了這兩個(gè)變量的臨床放射組學(xué)模型（圖3B）。預(yù)測(cè)MTM亞型模型的接收機(jī)工作特征曲線（圖3C-3E）和預(yù)測(cè)性能，結(jié)果顯示了放射組學(xué)模型和臨床放射組學(xué)模型之間的差異（表3)。

Result 3放射組學(xué)模型對(duì)治療結(jié)果的預(yù)測(cè)價(jià)值

作者后續(xù)根據(jù)改良的實(shí)體腫瘤療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了治療療效評(píng)估，中位隨訪時(shí)間為9個(gè)月（范圍為2-36個(gè)月）。根據(jù)改良的固體T瘤反應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(response evaluation Criteria in Solid Tumors)對(duì)T治療反應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在納入的58例患者中，19例（33%）患者部分緩解，16例（27%）患者病情穩(wěn)定，23例（40%）疾病進(jìn)展。部分患者的基線放射組學(xué)模型評(píng)分低于疾病穩(wěn)定或進(jìn)展的患者（圖4A）。低評(píng)分組患者的PFS比高評(píng)分組患者更長(zhǎng)（圖4B）。

Result 4 與放射組學(xué)模式相關(guān)的免疫浸潤(rùn)模式

作者接下來(lái)對(duì)低分?jǐn)?shù)和高分?jǐn)?shù)分組之間的轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行了分析，差異表達(dá)在低得分組和高得分組之間鑒定出的基因表達(dá)情況如圖5A和5B所示。基因集變異分析顯示，B細(xì)胞和CD4+ T細(xì)胞的富集評(píng)分與放射組學(xué)模型評(píng)分呈正相關(guān)（圖5C）?；蚣患治鲲@示，低評(píng)分組與體液免疫應(yīng)答、B細(xì)胞激活調(diào)控和免疫球蛋白相關(guān)通路中的基因下調(diào)有關(guān)（圖5D）。在來(lái)自TCGA的340例HCC腫瘤樣本（55例為MTM亞型）中，驗(yàn)證了B細(xì)胞浸潤(rùn)與MTM亞型之間的關(guān)系，結(jié)果揭示MTM組的B細(xì)胞浸潤(rùn)和12個(gè)基因的三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)特征水平較低（圖5E，5F）。

接下來(lái)，作者對(duì)7名參與者（3名低評(píng)分組，4名高評(píng)分組）進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序，55551個(gè)免疫細(xì)胞的聚類結(jié)果如圖6A所示。一共檢測(cè)出3070個(gè)B細(xì)胞（包括B細(xì)胞和漿細(xì)胞），其中低評(píng)分組B細(xì)胞的百分比較低（圖6B）。B系細(xì)胞聚類顯示四個(gè)亞簇，主要包括濾泡B細(xì)胞表達(dá)膜跨越4-結(jié)構(gòu)域A1 (MS4A1)和漿細(xì)胞表達(dá)邊緣B區(qū)和B1區(qū)細(xì)胞特異性蛋白(MZB1)(圖6C, 6D)。低評(píng)分組的患者漿細(xì)胞較少，且與免疫球蛋白相關(guān)的下調(diào)的差異表達(dá)基因數(shù)量較多（圖6E）?；蚣献儺惙治鼋Y(jié)果顯示，低評(píng)分組B細(xì)胞與代謝重編程和生物量產(chǎn)量有關(guān)的通路下調(diào)了（圖6F）。隨后，作者對(duì)一名患者的腫瘤樣本進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，結(jié)果顯示MTM區(qū)域的腫瘤浸潤(rùn)B細(xì)胞比非MTM區(qū)域少（圖6G）。

總結(jié)

肝細(xì)胞癌中的MTM亞型和包裹腫瘤簇的血管 （VETC） 亞型代表了兩種與不良預(yù)后相關(guān)的侵襲性形式，解析這兩種亞型治療前的特征對(duì)個(gè)體化的治療和預(yù)后具有重要意義。影像組學(xué)是一種新興的非侵入性方法，可通過(guò)醫(yī)學(xué)圖像挖掘定量特征，以助于找出臨床決策的標(biāo)記物。

本研究基于CT放射組學(xué)模型初步證實(shí)了肝癌病理分型作為介入聯(lián)合靶向治療敏感性標(biāo)志物的可行性，并通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序聯(lián)合空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序進(jìn)一步挖掘肝癌病理分型的潛在腫瘤微環(huán)境免疫特征，揭示了B細(xì)胞浸潤(rùn)的體液免疫功能與肝癌病理分型的相關(guān)性。研究結(jié)果為基于病理分型的肝癌精準(zhǔn)診療模式的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，并對(duì)肝細(xì)胞癌的臨床診治提供了思路，具有重要的科學(xué)意義。

DOI:10.1148/radiol.221291