从表达谱数据看早期肺鳞癌的进化和免疫

了解癌症早期病变的分子机制和微环境，可以在疾病发生前或发生的临界点进行干预，力求将癌症扼杀在摇篮中。法国巴黎大学团队近来在Nature上发表的一篇论文，就基于表达谱数据对肺鳞癌做了这样的研究。

思路导图：

数据来源：

样本介绍：入组了77个患者共包含122个肺鳞癌组织样本，按照形态学将其分为9个时期（0-8期）。基于9个分期，按照恶性程度进一步简化为四个阶段：正常组织(0~3期)；低级别病变（3~5期）；高级别病变（6~71期）；原位癌（8期）；

数据介绍：表达谱基因芯片

一．描绘早期鳞癌在表达和免疫上的进化轨迹。

1.基于基因表达谱，利用线性混合效应模型，确定了4734个与9个组织发育阶段相关的基因(Figure a)。

2.通过加权的基因共表达网络分析，得到了7个基因表达模块，结合每种模块的基因在不同的组织发育阶段的表达情况，可将其归结为7种进化模式，代表着7种进化轨迹（Figureb）：

1）表达上调的基因（Ascending）：与细胞增殖相关。

2）在高级别病变时表达上调（Ascending from high grade）：与免疫功能相关。

3）在鳞癌阶段表达上调（SCC increase）：与上皮间充质转化相关。

4）表达下调的基因（Descending）：与DNA损伤相关。

5）在高级别病变时表达下调（Descending from high grade）。

6）双相模式1（Biphasic 1）：与代谢调节相关。

7）双相模式2（Biphasic 2）：与代谢调节相关。

3.分析不同进化轨迹下的免疫应答情况，计算每种进化轨迹下免疫相关基因所占比例(Figure c)。在“Ascending from high grade”这一轨迹中有相当多的免疫基因参与。

4.分析在不同进化轨迹下免疫细胞的富集情况(Figure d)。在“Ascending”轨迹时，很多活性中性粒免疫细胞参与其中，说明在正常细胞向癌细胞转变的最早期，就已经被免疫系统察觉到了。在“Ascending from high grade”阶段时，即肿瘤侵袭前，也发现了活性T细胞的富集。

二.描绘早期鳞癌不同发育阶段的免疫细胞丰度变化

1.基于表达数据，利用去卷积方法计算不同进化阶段的免疫细胞富集情况(Figure a)。

2.随着不同的进化时期，发现在高级别病变时，来源于骨髓的免疫细胞（中性粒细胞和吞噬细胞）增加，而且固有免疫细胞和适应性免疫细胞出现免疫共调控的现象(Figure b)。

3.从正常组织到癌症进化阶段，发生了免疫状态转换事件。在进化的早期肥大细胞主要呈静息态，而随着癌程度的增加，肥大细胞转化为激活的状态。随着进化的进行，Naïve 的B细胞随着记忆B细胞的增加而减少. Naïve的CD4细胞在Stage4(即中度增生)时出现了聚集，随后其丰度急剧下降，而活化的CD4记忆T细胞在随后的几个阶段同时增多（Figure c）。

三.分子层面解析癌变过程中的免疫反应

为了从分子层面解析癌变过程中的免疫反应，作者将低级别病变、高级别病变以及鳞癌阶段的基因表达与正常组织进行比较，寻找差异表达的免疫相关基因。

1.在低级别病变时，一些免疫基因下调，导致免疫系统功能减弱 (Figure a)。。

2.在高级别病变以及后续阶段，一些免疫抑制性分子和刺激性分子的表达显著增高（Figure b）。

3.与正常组织相比，许多免疫调节分子在高级病变阶段出现改变(Figure c)，说明了在未浸润成恶性肿瘤之前，已经出现了免疫逃逸事件。

文献来源：

Mascaux C, Angelova M, Vasaturo A, et al.Immune evasion before tumour invasion in early lung squamous carcinogenesis[J].Nature, 2019: 1.