中国科学技术大学孙成教授等人近期研究表明,通过分析肿瘤微环境中免疫细胞的空间分布,能精准预测肝癌患者术后复发风险!这项发表在《Nature》的「Spatial Immune Scoring System Predicts Hepatocellular Carcinoma Recurrence」研究论文,创新性地结合空间转录组学、蛋白质组学和多重免疫组化技术,开发出全球未研究的肝癌复发预测模型——TIMES 评分系统,揭示肿瘤微环境中免疫细胞空间分布与肝癌复发的直接关联。文中所用高分辨率空间转录组技术(DSP-WTA)(点击了解详情)由非因生物团队支持完成。
研究思路
实验方法
一、数据收集与空间异质性解析
1. 利用 10x Visium 技术对 17 例 HCC 组织(6 例复发,11 例未复发)进行空间转录组分析,划分肿瘤侵袭前沿(IF)、中心(TC)和邻近基质(AS)三个区室,并鉴定 NK 细胞在 IF 和 TC 的富集差异。
2. 通过多重免疫组化(mIHC)验证 61 例患者的 NK 细胞亚群(CD3⁻CD57⁺成熟 NK 细胞与预后显著相关)。
二、生物标志物筛选与模型构建
1. 利用 DSP-WTA 技术(由非因生物提供)对 8 例 HCC 进行分析,筛选出 241 个差异表达基因(DEGs),结合单细胞 RNA 测序和蛋白质组学(LC-MS/MS),最终锁定 5 个 DEGs:SPON2、ZFP36L2、ZFP36、VIM、HLA-DRB1。
2. 基于 XGBoost 算法构建 TIMES 评分系统,整合 IF 和 TC 区 5 个生物标志物的空间表达模式,生成 0-1 分的风险评分。
三、功能验证与机制研究
1、体外实验:
3D 生物打印模型模拟肿瘤微环境,验证 SPON2⁺ NK 细胞通过 IFNγ 激活 CD8⁺ T 细胞的机制。
2、体内验证:
Spon2 敲除小鼠模型显示,NK 细胞特异性缺失 SPON2 导致肿瘤生长加速(P = 7.8×10⁻³)、免疫浸润减少,证实其抑癌功能。
四、多中心验证与临床转化验证
1、多中心队列验证:
1)在 231 例患者的 5 个多中心队列中验证,TIMES 评分准确率达 82.2%,AUC = 0.82,显著优于 TNM(0.51)和 BCLC(0.53)分期系统。
2)分层分析显示,TIMES 对早期 HCC(TNM 期)的预测效能尤为突出(P = 3.0×10⁻⁷)。
2、免疫治疗相关性探索:
接受抗 PD-1 治疗的患者中,高 TIMES 评分者缓解率显著更高(P = 1.61×10⁻³),提示其可能作为免疫治疗疗效预测指标。
3、工具开发:
开源在线平台,支持病理图像上传,实现动态风险评估。
研究结论
作者提出 TIMES 作为一种潜在的 HCC 复发预后工具,它整合了空间免疫信息,以超越传统临床因素进行风险分层。文中的功能研究获得的生物学见解为未来研究 SPON2+ NK 细胞在 HCC 生物学中的作用提供了途径。随着研究者探索 TIMES 在其他癌症类型中的适用性,这项工作为早期 HCC 以及潜在的其他实体瘤的更个性化管理策略奠定了基础。
非因总结
研究团队运用非因 DSP-WTA 空间全转录组技术(点击了解详情),对肝癌组织中 CD3−CD57+ NK 细胞进行单细胞级空间解析,结合单细胞测序、机器学习等,筛选出跟复发密切相关的 5 个关键基因,为开发基于空间免疫信息的预测工具 TIMES 评分系统提供了基础。
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