单细胞空间--损伤相关的小叶微环境与胰腺癌中的经典肿瘤细胞表型相关

作者，Evil Genius

9月最后一天，天气真好。

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2025年单细胞空间系列课程

生化小课---基因组与单细胞空间多组学

人生不如意十之八九，希望国庆之后，会有一个全新的开始，厄运散去，回归正轨。

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做特检的公司老板，你不顾病人的死活，那你的死活也不会有人关心，作为社会的毒瘤，赶紧割掉才是正解。

今天我们分享文献

知识积累

胰腺癌是一种侵袭性疾病，伴有致密纤维化间质，常继发于慢性炎症环境。传统观点认为瘤周炎症仅是针对肿瘤生长的局部反应。

在肿瘤细胞层面，PDAC存在两种主要转录组亚型："基底样"和"经典型"。基底样主导的肿瘤预后尤差，且对化疗普遍耐药。

在个体肿瘤内，基底样与经典型细胞及其混合形式共同构成连续细胞状态谱系。空间分辨率数据开始将肿瘤细胞特征与特定间质微环境相关联，提示微环境因素是驱动肿瘤细胞表型的关键。这些发现表明微环境对肿瘤细胞表型具有重要调控作用，揭示了肿瘤微环境相互作用是决定肿瘤行为的重要因素。

结果1、胰腺小叶定植是PDAC侵袭的特殊途径

PDAC细胞巢典型特征为嵌入经典的促纤维增生性间质。然而在病理常规诊断中，我们频繁观察到肿瘤细胞同时侵袭胰腺小叶（胰腺的主要解剖单元）。在小叶结构中，肿瘤细胞与主要小叶细胞类型毗邻存在，包括腺泡细胞、朗格汉斯内分泌胰岛、小叶内导管及纤细结缔组织。

分析显示小叶侵袭比例介于4%-32%,代表PDAC组织病理学原型的间质区肿瘤仍是主要存在形式；但小叶区肿瘤作为PDAC侵袭的普遍途径已然显现.

结果2、经典型PDAC细胞亚型在胰腺小叶中占主导地位

经典PDAC亚型（经典型与基底样）受微环境调控，这种调控是导致肿瘤内亚型异质性的重要因素。

在小叶微环境中，肿瘤细胞不被促纤维增生间质包裹，而是与非恶性间质细胞及上皮细胞毗邻，这种生长模式令人联想到其他器官中描述的"置换式"肿瘤生长。

由于小叶微环境由多种促纤维增生间质中不存在的细胞类型构成，推测小叶内肿瘤细胞可能暴露于与间质区肿瘤细胞不同的外部信号环境，进而影响其细胞表型。

有限数量的标志物即可在单细胞水平推断肿瘤表型。

比较小叶区与间质区肿瘤细胞发现：小叶区内CA125、KRT17及HMGA2等基底样标志物阳性细胞比例显著更低；相反，经典型标志物MUC5AC与CDX2的阳性细胞比例在小叶区更高。

研究证实胰腺小叶是一个富含经典型肿瘤细胞的独特肿瘤分区，而基底样表型则在间质区域占据主导。

结果3、基于机器学习的组织分析揭示肿瘤细胞定位于慢性胰腺炎样小叶微环境

间质区肿瘤代表PDAC的典型组织学模式——肿瘤细胞嵌入间质细胞及丰富的细胞外基质中。

而小叶内肿瘤细胞则与不同的细胞类群接触：包括上皮细胞及独特的非促纤维增生性间质。

肿瘤对小叶区域的侵袭伴随ADM过程，且与小叶萎缩程度相关。呈现ADM形态学特征的腺泡细胞是癌细胞侵袭小叶中的主要上皮细胞类型，由此将PDAC侵袭小叶的前沿区域定义为慢性胰腺炎样小叶损伤带。

结果4、独特NGFR⁺成纤维细胞群体定位于小叶肿瘤侵袭前沿

在胰腺导管腺癌（PDAC）的进展过程中，肿瘤细胞通过定植受损的胰腺小叶实现侵袭。这一过程的核心特征是：在肿瘤-外分泌细胞边界的前沿区域，聚集着一群独特的NGFR阳性成纤维细胞群。这些细胞与急慢性胰腺损伤密切相关，其表达强度随肿瘤浸润深度及小叶萎缩程度呈现动态变化，在轻度至中度萎缩的损伤小叶中表达最为显著。该细胞群体虽表达炎症相关成纤维细胞（iCAF）标志物PDGFRα，却不同于典型的肌成纤维细胞性CAF（myCAF）或抗原呈递CAF（apCAF），标志着一种与组织修复和慢性炎症相关的特殊微环境状态。这一发现不仅揭示了PDAC侵袭前沿的独特细胞生态，更阐明了肿瘤细胞如何利用损伤-修复机制塑造利于其定植的微环境，为理解PDAC的病理演进提供了新视角。

结果5、胰腺小叶中的NGFR⁺成纤维细胞与人类和小鼠胰腺肿瘤中已知的癌症相关成纤维细胞（CAF）亚型仅存在部分重叠。

在人类与小鼠胰腺肿瘤中，NGFR⁺小叶成纤维细胞仅部分重叠于已知的CAF亚型（肌纤维母细胞性CAF表达ASMA、炎症性CAF表达PDGFRα、抗原呈递性CAF表达CD74）。通过空间表型分析发现，小叶侵袭区域的NGFR⁺基质细胞高比例共表达PDGFRα（94%），而与ASMA（22%）或CD74（34%）共表达程度较低，且该类细胞在促纤维增生间质中显著缺失。单细胞转录组数据进一步证实NGFR⁺细胞在所有数据集中均与PDGFRα呈现最强共表达，并富集免疫调节相关基因特征。时间动态分析显示，在小鼠肿瘤进展早期及人类较小肿瘤（T1期）中NGFR⁺基质特征更为显著，同时伴随经典肿瘤表型富集；而随着肿瘤进展至晚期/较大体积，NGFR表达逐渐被基底样/间充质表型取代。这些证据共同揭示了NGFR⁺/PDGFRα⁺基质细胞是定位于炎症小叶的特殊群体，其表达随肿瘤侵袭推进而衰减，标志着从早期损伤相关微环境向晚期促纤维增生间质演变的关键动态过程。

结果6、克隆性小鼠胰腺癌中由微环境分区驱动的表型转换

基于观察到肿瘤细胞表型与其在小叶区/间质区的定位存在关联，利用小鼠PDAC模型在受控环境中进一步研究这种空间-表型相互作用。通过对比KC小鼠癌前病变与KPC小鼠浸润性肿瘤，发现基底标志物HMGA2在侵袭性肿瘤中显著上调。为排除克隆选择干扰，采用原位注射条形码标记的KPCT细胞，证实即使单克隆来源的肿瘤细胞，在小叶区也呈现更低HMGA2表达和更高经典标志物GAL4表达，与人类PDAC中发现的空间表型分化一致。体外共培养实验进一步显示，与应激腺泡细胞接触的肿瘤细胞GATA6（经典标志）表达升高而HMGA2表达降低。这些证据共同表明：由腺泡细胞/ADM细胞及NGFR⁺/PDGFRα⁺基质构成的小叶微环境，通过外部信号驱动肿瘤细胞向经典表型转化，而非由特定克隆选择主导，揭示了微环境对肿瘤表型的直接塑造作用。

肿瘤细胞与邻近细胞间的双向相互作用调控着PDAC微环境的核心功能，如肿瘤细胞分化和免疫耐受。研究在确认肿瘤细胞与纤维化间质（包括细胞外基质、血管和神经）广泛接触的基础上，首次定量证实胰腺小叶是承载PDAC细胞的重要微环境——这一富含上皮的实质结构单元构成了独特的解剖学微环境。尤其在小叶侵袭前沿，肿瘤细胞与非恶性上皮细胞及炎症性成纤维细胞相互作用，形成了一种区别于经典促纤维间质、神经或血管周围微环境的特殊信号生态，为理解PDAC进展提供了新的空间生物学视角。

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