大家好，今天跟大家分享一篇题为Spatial mul tiomics reveals a subpo pulation of fibroblasts associated with cancer stemness in human hepa tocellular carcinoma（空间多组学揭示人类肝细胞癌中与癌症干性相关的成纤维细胞亚群）癌症相关成纤维细胞 (CAF) 是肿瘤微环境 (TME) 中的主要细胞类型，并且已在各种肿瘤中发现了 CAF 亚群。
01
研究背景
癌症相关成纤维细胞 （CAF） 是肿瘤微环境 （TME） 中的主要细胞类型，已在各种肿瘤中鉴定出 CAF 亚群。然而，CAF 如何在空间上协调肝脏 TME 内的其他细胞群以促进癌症进展仍不清楚。
我们确定了一个肝脏 CAF 亚群，以 COL1A2 、 COL4A1 、 COL4A2 、 CTGF 和 FSTL1 的表达为标志，并命名为 F5-CAF。F5-CAF 优先位于肿瘤巢内和周围，并与肝细胞癌 （HCC） 中干性较高的癌细胞共定位。92 例患者的多重染色和 371 例患者的大量转录组表明，HCC 中 F5-CAFs 的丰度与较差的预后相关。进一步的体外实验表明，从肝癌患者中分离的 F5-CAFs 可以促进 HCC 细胞的增殖和干性。
我们在肝癌中确定了一个 CAF 亚群 F5-CAF，它与癌症干性和不良预后相关。我们的结果提供了 TME 中的 CAF 亚群通过支持癌症干细胞的存活来促进肝癌发展的潜在机制。
见图一
蛋白质组学和 ST 分析揭示了人肝癌中肿瘤基质的功能多样性和异质性。
图一
A 蛋白质组和空间转录组的组织处理工作流程。ST，10X Genomics Visium 空间转录组学;DIA-MS，数据非依赖型采集-质谱法。
B 所有样品蛋白质定量的主成分分析。背景省略号表示 95% 置信区间。
C 不同组织中实质细胞（左）和基质细胞（右）中的差异表达蛋白及其相应的功能。T-P，肿瘤实质样本;N-P，非肿瘤实质样本;T-S，肿瘤基质样本;N\u2012S，非肿瘤基质样本。
D 蛋白质组学和转录组学数据中 T-S 和 N-S 之间差异基因调控程度的比较。红点是两个数据集之间具有相似变化的基因，蓝点是具有相反变化的基因。
E 不同区域基质点的异质性。箱线图表示 Pearson 的距离，热图表示转录谱的相似性，按转录相关性聚类。，p < 0.001 通过 Wilcoxon 秩和检验。
见图二
ST 分析揭示成纤维细胞的功能多样性和异质性。
图二
A 由簇（左）、患者（中位数）标记并由三个标记基因（右）突出显示的 ST 点的均匀流形近似和投影 （UMAP）。
B 左图，每个簇中高度可变基因的平均表达。右图为簇组成，按个体患者、肿瘤区域和斑点编号显示。mHep，恶性肝细胞;mCho，恶性胆管细胞;NK，自然杀伤;T， 肿瘤;N，非肿瘤。
C 代表 H&E 染色的载玻片（左）和斑点的相应空间位置（右）。
D 按位置标记的 ST 点的 UMAP。
E 差异基因表达分析显示成纤维细胞组不同位置的上调和下调基因。每组中一些上调基因的功能项显示在上方框中。T-F，肿瘤区成纤维细胞;I-F，界面区域的成纤维细胞;N-F，非肿瘤区域的成纤维细胞。
见图三
肝癌中的 CAF 亚群及其转录特征。
图三
A 由 5803 个富含成纤维细胞的斑点组成的 UMAP（左）和轨迹（右），由簇着色。
B 成纤维细胞亚群组成在不同位置和个体患者中显示为百分比。星号表示显着的肿瘤富集（Fisher 检验，p < 0.001）。
C 来自 scRNA-seq 数据的 1836 个成纤维细胞的 UMAP，由簇着色。TAF，肿瘤中富集的成纤维细胞;NAF，其他成纤维细胞亚群。
D AUCell 评分与每个 ST 簇的 TAF4 成纤维细胞相匹配。
E UMAP 特征图中富含成纤维细胞的斑点中肌成纤维细胞标志物表达。
F 基因本体论 （GO） 术语，指 F5 与其他成纤维细胞相比，前 200 个上调基因。
G F5 标记基因的表达。所有 5 个基因在 F5 中均显著高表达 （t 检验，校正 p < 0.05）。
H 标记基因在 G 中的总表达量。灰色表示 5 个标记基因中至少有一个未表达，而红色表示标记基因的组合表达较高。
I F5-CAF 评分的空间分布，由 G 中的标记基因定义。左图，H&E 染色的两个 ST 组织切片中 F5-CAF 评分的代表性空间分布。右图是按肿瘤边界距离划分的 F5-CAF 评分折线图。
见图四
HCC 患者的 F5-CAFs 与不良预后相关。
图四
A 肝细胞癌 （HCC） 组织微阵列 （TMA） 的多重免疫荧光 （mIF） 染色的实验工作流程。
B 随机森林模型预测的基因组合的受试者工作特征曲线。AUC，曲线下的面积。
C 使用 mIF 染色的肿瘤核心组织的代表性合成图像 （COL1A2，黄色;COL4A2，红色;CTGF，蓝色;FSTL1，绿色;和 DAPI，深蓝色）。a， 合并图像;b，（a） 中突出显示的岩心的扩大子部分，由 DAPI 核标记着色，箭头表示 F5-CAF;c，实质组织和基质组织位置的注释图;d-g，显示每个单独的标记物，以及 DAPI 核标记物和自发荧光信号（伪黑色）。白色箭头指示的梭形细胞是所有 5 个标志物均呈阳性的成纤维细胞。
D TCGA 队列中患者的总生存期基于风险评分，风险评分由 F5-CAF 标志物的表达定义，按中位数分层。
E 肿瘤基质中 F5-CAFs 数量高或低的 HCC 患者的总生存期分析，按最佳临界值分层。
F 界面基质中 F5-CAFs 数量高或低的 HCC 患者的总生存期分析，按最佳临界值分层。
见图五
F5-CAFs 与 HCC TME 中其他细胞的空间共定位。
图五
A 非肿瘤、界面和肿瘤区域中 F5-CAF/其他成纤维细胞恶性细胞的重要 L-R 对。恶性细胞与恶性斑点的位置。
B 蜂窝邻域示意图。顶部的红色斑点表示存在感兴趣的细胞类型，可以根据它们与成纤维细胞亚群的接近程度分为三组（不同颜色的虚线）。虚线六边形代表成纤维细胞斑点群落。下图是每个群落的“生态位强度”计算示意图。
C 不同组中免疫富集点的 M2 模块评分的小提琴图。，p < 0.001 和 NS，p > 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。
D 肿瘤和界面区域不同组富集的癌细胞状态热图。这三个组对应于 B 中的定义。红框表示 F5-CAF 周围恶性斑点的重要状态。Oxphos，氧化磷酸化;pEMT，部分上皮-间充质转化。
E 不同组恶性点干性模块评分的小提琴图。，p < 0.001 和 NS，p > 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。
F 不同组恶性斑点中癌症干细胞标志物的表达。，p < 0.001 和 *，p < 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。成纤维细胞-癌细胞群落中 F5-CAF 评分和干性模块评分之间的 G Pearson 相关性。模块分数由 ssgsea 计算（参见“方法”部分）。
H 与 F 相似，用于 TCGA-LIHC 样品。
见图六
F5-CAFs 和 HCC CSC 之间的细胞串扰。
图六
A HCC 界面区域的代表性复合 mIF 图像（EPCAM，黄色;COL4A2，红色;CTGF，蓝色;FSTL1，绿色;COL1A2，紫色和 DAPI，弱紫色）。a，合并图像。虚线表示肿瘤组织的边界。b-i，在非肿瘤区域 （b-d） 或肿瘤区域 （e-i） 中突出显示的扩大小截面，如 （a），显示五个合并的标记 （b、e） 或光谱解混后合成图像中的单个标记，以及核标记 DAPI（伪紫色）和自发荧光信号（伪黑色）。
B TME 中 F5-CAF 配体\u2012 受体 （L-R） 分析示意图。
C 左图，NicheNet 预测的顶级配体在 F5-CAF 和其他调节癌细胞的成纤维细胞亚群中的平均表达。中间，ST 中显著 L-R 对的热图。黑框标记了 D 中所示的路径。下图为恶性斑点表达的配体匹配受体的平均表达。
D F5-CAFs 表达的选择配体和具有干性的癌细胞表达的同源受体的空间特征图（ST2 样本）。
E L-R 共表达评分在不同位置。*，p < 0.05 和 NS，p > 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。
02
研究结论
在这项研究中，通过使用空间多组学分析，我们全面表征了肝癌 TME 中的肿瘤基质和 CAFs。我们在 HCC 中鉴定了一个 CAF 亚群 F5-CAF，其特征是 COL1A2 、 COL4A1 、 COL4A2 、 CTGF 和 FSTL1 的表达，并与癌症干性和不良预后相关。我们的结果提供了 TME 中的 CAF 亚群通过支持 CSCs 的存活来促进肝癌发展的潜在机制。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
01
研究背景
癌症相关成纤维细胞 （CAF） 是肿瘤微环境 （TME） 中的主要细胞类型，已在各种肿瘤中鉴定出 CAF 亚群。然而，CAF 如何在空间上协调肝脏 TME 内的其他细胞群以促进癌症进展仍不清楚。
我们确定了一个肝脏 CAF 亚群，以 COL1A2 、 COL4A1 、 COL4A2 、 CTGF 和 FSTL1 的表达为标志，并命名为 F5-CAF。F5-CAF 优先位于肿瘤巢内和周围，并与肝细胞癌 （HCC） 中干性较高的癌细胞共定位。92 例患者的多重染色和 371 例患者的大量转录组表明，HCC 中 F5-CAFs 的丰度与较差的预后相关。进一步的体外实验表明，从肝癌患者中分离的 F5-CAFs 可以促进 HCC 细胞的增殖和干性。
我们在肝癌中确定了一个 CAF 亚群 F5-CAF，它与癌症干性和不良预后相关。我们的结果提供了 TME 中的 CAF 亚群通过支持癌症干细胞的存活来促进肝癌发展的潜在机制。
见图一
蛋白质组学和 ST 分析揭示了人肝癌中肿瘤基质的功能多样性和异质性。
图一
A 蛋白质组和空间转录组的组织处理工作流程。ST，10X Genomics Visium 空间转录组学;DIA-MS，数据非依赖型采集-质谱法。
B 所有样品蛋白质定量的主成分分析。背景省略号表示 95% 置信区间。
C 不同组织中实质细胞（左）和基质细胞（右）中的差异表达蛋白及其相应的功能。T-P，肿瘤实质样本;N-P，非肿瘤实质样本;T-S，肿瘤基质样本;N\u2012S，非肿瘤基质样本。
D 蛋白质组学和转录组学数据中 T-S 和 N-S 之间差异基因调控程度的比较。红点是两个数据集之间具有相似变化的基因，蓝点是具有相反变化的基因。
E 不同区域基质点的异质性。箱线图表示 Pearson 的距离，热图表示转录谱的相似性，按转录相关性聚类。，p < 0.001 通过 Wilcoxon 秩和检验。
见图二
ST 分析揭示成纤维细胞的功能多样性和异质性。
图二
A 由簇（左）、患者（中位数）标记并由三个标记基因（右）突出显示的 ST 点的均匀流形近似和投影 （UMAP）。
B 左图，每个簇中高度可变基因的平均表达。右图为簇组成，按个体患者、肿瘤区域和斑点编号显示。mHep，恶性肝细胞;mCho，恶性胆管细胞;NK，自然杀伤;T， 肿瘤;N，非肿瘤。
C 代表 H&E 染色的载玻片（左）和斑点的相应空间位置（右）。
D 按位置标记的 ST 点的 UMAP。
E 差异基因表达分析显示成纤维细胞组不同位置的上调和下调基因。每组中一些上调基因的功能项显示在上方框中。T-F，肿瘤区成纤维细胞;I-F，界面区域的成纤维细胞;N-F，非肿瘤区域的成纤维细胞。
见图三
肝癌中的 CAF 亚群及其转录特征。
图三
A 由 5803 个富含成纤维细胞的斑点组成的 UMAP（左）和轨迹（右），由簇着色。
B 成纤维细胞亚群组成在不同位置和个体患者中显示为百分比。星号表示显着的肿瘤富集（Fisher 检验，p < 0.001）。
C 来自 scRNA-seq 数据的 1836 个成纤维细胞的 UMAP，由簇着色。TAF，肿瘤中富集的成纤维细胞;NAF，其他成纤维细胞亚群。
D AUCell 评分与每个 ST 簇的 TAF4 成纤维细胞相匹配。
E UMAP 特征图中富含成纤维细胞的斑点中肌成纤维细胞标志物表达。
F 基因本体论 （GO） 术语，指 F5 与其他成纤维细胞相比，前 200 个上调基因。
G F5 标记基因的表达。所有 5 个基因在 F5 中均显著高表达 （t 检验，校正 p < 0.05）。
H 标记基因在 G 中的总表达量。灰色表示 5 个标记基因中至少有一个未表达，而红色表示标记基因的组合表达较高。
I F5-CAF 评分的空间分布，由 G 中的标记基因定义。左图，H&E 染色的两个 ST 组织切片中 F5-CAF 评分的代表性空间分布。右图是按肿瘤边界距离划分的 F5-CAF 评分折线图。
见图四
HCC 患者的 F5-CAFs 与不良预后相关。
图四
A 肝细胞癌 （HCC） 组织微阵列 （TMA） 的多重免疫荧光 （mIF） 染色的实验工作流程。
B 随机森林模型预测的基因组合的受试者工作特征曲线。AUC，曲线下的面积。
C 使用 mIF 染色的肿瘤核心组织的代表性合成图像 （COL1A2，黄色;COL4A2，红色;CTGF，蓝色;FSTL1，绿色;和 DAPI，深蓝色）。a， 合并图像;b，（a） 中突出显示的岩心的扩大子部分，由 DAPI 核标记着色，箭头表示 F5-CAF;c，实质组织和基质组织位置的注释图;d-g，显示每个单独的标记物，以及 DAPI 核标记物和自发荧光信号（伪黑色）。白色箭头指示的梭形细胞是所有 5 个标志物均呈阳性的成纤维细胞。
D TCGA 队列中患者的总生存期基于风险评分，风险评分由 F5-CAF 标志物的表达定义，按中位数分层。
E 肿瘤基质中 F5-CAFs 数量高或低的 HCC 患者的总生存期分析，按最佳临界值分层。
F 界面基质中 F5-CAFs 数量高或低的 HCC 患者的总生存期分析，按最佳临界值分层。
见图五
F5-CAFs 与 HCC TME 中其他细胞的空间共定位。
图五
A 非肿瘤、界面和肿瘤区域中 F5-CAF/其他成纤维细胞恶性细胞的重要 L-R 对。恶性细胞与恶性斑点的位置。
B 蜂窝邻域示意图。顶部的红色斑点表示存在感兴趣的细胞类型，可以根据它们与成纤维细胞亚群的接近程度分为三组（不同颜色的虚线）。虚线六边形代表成纤维细胞斑点群落。下图是每个群落的“生态位强度”计算示意图。
C 不同组中免疫富集点的 M2 模块评分的小提琴图。，p < 0.001 和 NS，p > 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。
D 肿瘤和界面区域不同组富集的癌细胞状态热图。这三个组对应于 B 中的定义。红框表示 F5-CAF 周围恶性斑点的重要状态。Oxphos，氧化磷酸化;pEMT，部分上皮-间充质转化。
E 不同组恶性点干性模块评分的小提琴图。，p < 0.001 和 NS，p > 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。
F 不同组恶性斑点中癌症干细胞标志物的表达。，p < 0.001 和 *，p < 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。成纤维细胞-癌细胞群落中 F5-CAF 评分和干性模块评分之间的 G Pearson 相关性。模块分数由 ssgsea 计算（参见“方法”部分）。
H 与 F 相似，用于 TCGA-LIHC 样品。
见图六
F5-CAFs 和 HCC CSC 之间的细胞串扰。
图六
A HCC 界面区域的代表性复合 mIF 图像（EPCAM，黄色;COL4A2，红色;CTGF，蓝色;FSTL1，绿色;COL1A2，紫色和 DAPI，弱紫色）。a，合并图像。虚线表示肿瘤组织的边界。b-i，在非肿瘤区域 （b-d） 或肿瘤区域 （e-i） 中突出显示的扩大小截面，如 （a），显示五个合并的标记 （b、e） 或光谱解混后合成图像中的单个标记，以及核标记 DAPI（伪紫色）和自发荧光信号（伪黑色）。
B TME 中 F5-CAF 配体\u2012 受体 （L-R） 分析示意图。
C 左图，NicheNet 预测的顶级配体在 F5-CAF 和其他调节癌细胞的成纤维细胞亚群中的平均表达。中间，ST 中显著 L-R 对的热图。黑框标记了 D 中所示的路径。下图为恶性斑点表达的配体匹配受体的平均表达。
D F5-CAFs 表达的选择配体和具有干性的癌细胞表达的同源受体的空间特征图（ST2 样本）。
E L-R 共表达评分在不同位置。*，p < 0.05 和 NS，p > 0.05 通过 Wilcoxon 秩和检验。
02
研究结论
在这项研究中，通过使用空间多组学分析，我们全面表征了肝癌 TME 中的肿瘤基质和 CAFs。我们在 HCC 中鉴定了一个 CAF 亚群 F5-CAF，其特征是 COL1A2 、 COL4A1 、 COL4A2 、 CTGF 和 FSTL1 的表达，并与癌症干性和不良预后相关。我们的结果提供了 TME 中的 CAF 亚群通过支持 CSCs 的存活来促进肝癌发展的潜在机制。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
