胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）發(fā)現(xiàn)較晚以及其腫瘤微環(huán)境（TME）的異質(zhì)性宪萄，是對胰腺導(dǎo)管腺癌治療的挑戰(zhàn)驹止。胰腺導(dǎo)管腺癌的腫瘤微環(huán)境富含免疫抑制細(xì)胞和癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）放闺，這些細(xì)胞通過復(fù)雜的細(xì)胞間相互作用和信號傳遞途徑胀糜，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展和惡性表型颅拦，包括上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和炎癥反應(yīng)，從而為治療干預(yù)設(shè)置了障礙教藻。研究旨在通過單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）和類器官共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)距帅，深入理解CAFs與胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞之間的相互作用，以揭示其在腫瘤生物學(xué)中的作用括堤。

文獻(xiàn)信息

【文章標(biāo)題】Transfer learning reveals cancer-associated fibroblasts are associated with epithelial-mesenchymal transition and inflammation in cancer cells in pancreatic ductal adenocarcinoma

【發(fā)表雜志】Cancer Research（IF: 11.2）

【發(fā)表時(shí)間】2024年4月

【關(guān)鍵詞】Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), scRNAseq, Organoids, Cancer associated fibroblasts (CAFs), Atlas

閃光點(diǎn)

腫瘤微環(huán)境的深入解析：通過整合和分析來自多個(gè)數(shù)據(jù)集的單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)碌秸，研究揭示了CAFs與胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞之間的復(fù)雜相互作用，特別是在促進(jìn)EMT和炎癥反應(yīng)方面的作用悄窃。

關(guān)鍵分子信號通路的發(fā)現(xiàn)：研究識別了ITGB1和VEGF-A作為CAFs與腫瘤細(xì)胞之間通信的關(guān)鍵分子讥电，這些分子在調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的EMT和炎癥表型中起著重要作用，為開發(fā)新的治療策略提供了潛在的分子靶點(diǎn)轧抗。

PDO-CAF共培養(yǎng)模型的創(chuàng)新應(yīng)用：文章中使用的PDO-CAF共培養(yǎng)系統(tǒng)為研究腫瘤微環(huán)境提供了一個(gè)有力的實(shí)驗(yàn)平臺恩敌，使得研究者能夠在體外模擬和驗(yàn)證腫瘤細(xì)胞與CAFs之間的相互作用，這對于理解腫瘤進(jìn)展和測試新療法具有重要意義鸦致。

PDO指的是患者衍生的類器官（Patient-Derived Organoids）潮剪，是一種從癌癥患者的腫瘤樣本中培養(yǎng)出的三維微型組織結(jié)構(gòu)涣楷，它們能夠在體外模擬原始腫瘤的微環(huán)境和細(xì)胞間的相互作用。PDOs作為一種研究工具抗碰，具有以下幾個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)：

患者特異性：PDOs直接來源于患者的腫瘤組織狮斗，因此能夠保留原始腫瘤的遺傳和表型特征，包括腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境中的其他細(xì)胞類型弧蝇。

三維培養(yǎng)：與傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)相比碳褒，PDOs在三維環(huán)境中生長，更接近體內(nèi)環(huán)境看疗，能夠更好地模擬腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為和相互作用沙峻。

藥物篩選和個(gè)性化醫(yī)療：PDOs可以用于測試不同藥物對特定患者腫瘤的效果，從而為個(gè)性化醫(yī)療和精準(zhǔn)治療提供依據(jù)两芳。

疾病模型：PDOs為研究疾病的發(fā)生摔寨、發(fā)展和轉(zhuǎn)移提供了一個(gè)有力的模型，特別是在癌癥研究中怖辆，它們可以用來研究腫瘤的侵襲性和耐藥性是复。

共培養(yǎng)系統(tǒng)：PDOs可以與其他細(xì)胞類型（如CAFs）共培養(yǎng)，以研究細(xì)胞間的相互作用和信號傳遞竖螃，這對于理解腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性至關(guān)重要淑廊。

文章解析

從6個(gè)scRNA-seq數(shù)據(jù)集中整合生成CAF和胰腺導(dǎo)管腺癌腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄參考

研究者整合了6個(gè)獨(dú)立的胰腺導(dǎo)管腺癌單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)集，涉及61個(gè)胰腺導(dǎo)管腺癌患者樣本和16個(gè)非惡性對照樣本特咆，生成了一個(gè)包含174,394個(gè)細(xì)胞的大規(guī)模圖譜季惩。這個(gè)圖譜涵蓋了多種細(xì)胞類型，包括惡性上皮細(xì)胞（32,515個(gè)細(xì)胞）腻格、髓系細(xì)胞（28,971個(gè)細(xì)胞）画拾、T細(xì)胞（17,284個(gè)細(xì)胞）、CAFs（8,953個(gè)細(xì)胞）等荒叶。通過計(jì)算分析碾阁，研究者發(fā)現(xiàn)CAF密度與上皮細(xì)胞中的炎癥和EMT標(biāo)記物的表達(dá)水平正相關(guān)，特別是在惡性上皮細(xì)胞中些楣，CAF密度每增加10%，與EMT相關(guān)的基因表達(dá)水平平均上升約15%宪睹。

CoGAPS分析識別癌癥相關(guān)上皮細(xì)胞中共存的EMT和炎癥信號傳導(dǎo)的表型狀態(tài)愁茁，并與CAF密度相關(guān)

利用作者前期開發(fā)的基于非負(fù)矩陣分解的CoGAPS算法對上皮細(xì)胞群體進(jìn)行分析，研究者發(fā)現(xiàn)了8種轉(zhuǎn)錄表型模式亭病，其中Pattern 7與炎癥和EMT相關(guān)鹅很。Pattern 7的表達(dá)在胰腺導(dǎo)管腺癌樣本中的上皮細(xì)胞中顯著富集，與非惡性樣本相比罪帖，其權(quán)重顯著增加（P值 < 2.22e-16）促煮。此外邮屁，CAF密度與Pattern 7的權(quán)重呈正相關(guān)（r = 0.45，P值 < 0.001）菠齿，表明CAFs可能通過分泌因子或直接的細(xì)胞接觸促進(jìn)上皮細(xì)胞中的炎癥和EMT佑吝。

將胰腺導(dǎo)管腺癌圖譜中的Pattern 7轉(zhuǎn)移到胰腺導(dǎo)管腺癌 PDO-CAF共培養(yǎng)中，證明CAFs在上皮細(xì)胞中誘導(dǎo)EMT和炎癥信號

在PDO-CAF共培養(yǎng)中绳匀，Pattern 7的表達(dá)在與CAF共培養(yǎng)的PDOs中增強(qiáng)芋忿，相比于單獨(dú)培養(yǎng)的PDOs，共培養(yǎng)條件下的PDOs表現(xiàn)出更多的基底和經(jīng)典上皮細(xì)胞標(biāo)記的表達(dá)疾棵。通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析戈钢，研究者發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)條件下，約有30%的上皮細(xì)胞表現(xiàn)出EMT標(biāo)記物的上調(diào)是尔，而單獨(dú)培養(yǎng)的PDOs中這一比例僅為10%殉了。

PDOs顯示共培養(yǎng)中的CAFs豐富了IFNγ反應(yīng)并在上皮細(xì)胞中誘導(dǎo)了主要組織相容性復(fù)合體II型(MHC-II)的表達(dá)

在共培養(yǎng)系統(tǒng)中，CAFs的存在增強(qiáng)了PDOs對IFNγ的反應(yīng)拟枚，導(dǎo)致MHC-II分子的表達(dá)增加薪铜。通過流式細(xì)胞術(shù)和實(shí)時(shí)定量PCR（qPCR）分析，研究者觀察到在共培養(yǎng)條件下梨州，與CAFs共培養(yǎng)的PDOs中MHC-II基因的表達(dá)水平顯著上升痕囱，其中HLA-DRA和HLA-DRB1的表達(dá)水平分別增加了約2.5倍和2倍。

胰腺導(dǎo)管腺癌圖譜的配體-受體分析識別ITGB1作為從成纖維細(xì)胞到上皮細(xì)胞的信號配體暴匠，VEGF-A作為從上皮細(xì)胞到成纖維細(xì)胞的信號配體

配體-受體分析揭示了ITGB1和VEGF-A在CAFs和上皮細(xì)胞之間的信號傳遞中的關(guān)鍵作用鞍恢。ITGB1在CAFs中的表達(dá)水平上調(diào)，而VEGF-A在上皮細(xì)胞中的表達(dá)水平上調(diào)每窖。通過免疫組化和qPCR分析帮掉，研究者在胰腺導(dǎo)管腺癌組織和共培養(yǎng)系統(tǒng)中驗(yàn)證了這些分子的表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)ITGB1的表達(dá)在CAFs中增加了約1.8倍窒典，而VEGF-A的表達(dá)在上皮細(xì)胞中增加了約1.5倍蟆炊。

PDO-CAF共培養(yǎng)驗(yàn)證神經(jīng)絲蛋白-1 (NRP1)作為VEGF-A的動態(tài)表達(dá)結(jié)合伙伴

在PDO-CAF共培養(yǎng)中，NRP1作為VEGF-A的結(jié)合伙伴瀑志，其在PDO表面的表達(dá)在共培養(yǎng)條件下下調(diào)涩搓。流式細(xì)胞術(shù)分析顯示，與CAF共培養(yǎng)的PDOs中NRP1的表達(dá)減少了約40%劈猪，而通過qPCR分析昧甘，研究者觀察到NRP1 mRNA水平的相應(yīng)變化，表明NRP1的表達(dá)下調(diào)與VEGF-A的內(nèi)吞和受體循環(huán)有關(guān)战得。這些結(jié)果表明NRP1可能參與調(diào)節(jié)VEGF-A的信號傳導(dǎo)充边，并可能在胰腺導(dǎo)管腺癌的血管生成和EMT過程中發(fā)揮作用。通過免疫組化分析常侦，研究者進(jìn)一步證實(shí)了NRP1和VEGF-A在胰腺導(dǎo)管腺癌組織中的共表達(dá)浇冰，其中NRP1的表達(dá)強(qiáng)度與VEGF-A的表達(dá)強(qiáng)度呈正相關(guān)（r = 0.52贬媒，P值 < 0.01）。

這篇文章通過整合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)肘习，以及患者衍生的類器官（PDO）與癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)际乘，揭示了CAFs在胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）中的重要作用，特別是在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和炎癥反應(yīng)方面井厌。研究發(fā)現(xiàn)ITGB1和VEGF-A作為關(guān)鍵的信號分子介導(dǎo)了CAFs與腫瘤細(xì)胞之間的交互作用蚓庭，這些發(fā)現(xiàn)增進(jìn)對PDAC腫瘤微環(huán)境復(fù)雜性的理解，也為開發(fā)新的治療策略和靶向藥物提供了可能的分子靶點(diǎn)仅仆。