文献分享---综合空间分析揭示了小细胞肺癌肿瘤异质性和免疫colony生态位与临床结果的关系

作者，Evil Genius

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小细胞肺癌（SCLC）是一种侵袭性恶性肿瘤，其特征是生长迅速，早期扩散，长期预后通常较差。尽管对基于铂的化疗有初步反应，但它很快获得耐药性和疾病进展。

结果1、小细胞肺癌的空间分辨单细胞表型图谱

在这项研究中，全身治疗前的肿瘤组织用于全外显子组测序（WES）、体RNA测序（RNA-seq）和CODEX，并使用空间分子成像仪（SMI）CosMx和免疫组织化学（IHC）染色验证。

小细胞肺癌不同区域的肿瘤和免疫微环境存在异质性，空间组学提供了优于传统批量测序的结构域分割和架构映射的优势。

结果2、CODEX queried小细胞肺癌中肿瘤异质性的层次

对肺肿瘤免疫微环境（TIME）的细胞景观进行了表征。首先对16个肿瘤和成对的邻近正常组织进行了分析。与邻近的正常组织相比，除CD56+NK细胞外，肿瘤中大多数免疫细胞类型的比例没有增加。

CODEX揭示了几种小细胞肺癌亚型之间分子标记表达和免疫细胞组成的异质性。虽然肿瘤浸润淋巴细胞频率在某些恶性肿瘤中具有预后效用，但在研究中，小细胞肺癌患者的单个免疫亚群丰度与生存率之间没有显著相关性，因此需要进一步研究细胞功能状态或更高维的结构分析。

结果3、CN标志着空间表型转变和生存结果

在小细胞SCLC-A 肿瘤中，存在一种特殊的富含MPTC的neighborhood （CN9），其特征是高转移潜力、高SLFN11表达和预后不良。这种结构可能与特定的somatic alterations有关，如RBBP6，也被称为p53阴性调节因子。小细胞肺癌中CN9结构与p53和RBBP6somatic alterations之间的详细关系值得进一步研究。

结果4、ColonyMap检测到小细胞肺癌的空间assembled colonies

CN分析提供了一种有效的策略来描述每个细胞周围局部微环境中的细胞组成。在空间上，处于聚集或分散状态的相同细胞类型可能在组织内表现出不同的生理功能。

首先使用图像分割和轮廓识别算法每个细胞colony及其边界。然后，将不同colony的重叠面积确定为colony-colony相互作用（CCI）区，并进一步分析。

colony类型之间的CCI分为六类，即免疫免疫、免疫肿瘤、免疫血管、肿瘤肿瘤、肿瘤血管和无相互作用。

在小细胞肺癌中，TC和免疫细胞在TME内表现出不同的空间组织。ColonyMap算法基于CODEX数据检测细胞colony和colony相互作用。这种细胞colony和CCI分析可以为发现微环境中临床相关的亚结构提供新的方法和前景。

结果5、CCI分析确定了有利于生存的MT2生态位

免疫-免疫相互作用在TIME中起着至关重要的作用.

使用ColonyMap系统地进行了CCI分析。发现了一个有趣的免疫活性MT2生态位，由抗原呈递巨噬细胞与活化的细胞毒性T细胞和NKT细胞组成，与小细胞肺癌的总体“免疫沙漠”无关，都与良好的存活率有关。这些免疫细胞的不同功能状态表明小细胞肺癌内存在独特的局部瘤内微环境，暗示MT2生态位可能会影响免疫治疗反应。

结果6、基于M1-like巨噬细胞的MT2生态位预测ICB反应

预后分析显示，高M1-MT2比例与免疫治疗后的延长生存期显著相关。

巨噬细胞在肿瘤微环境中被认为是功能异质的。特定的巨噬细胞亚群已被证明与CD8+T细胞等其他免疫细胞相互作用，并增强不同癌症的抗肿瘤免疫力。分析首次检测到一个稳定的抗肿瘤生态位，包括M1样巨噬细胞、CD8+T细胞和NKT细胞，这可以很好地预测小细胞肺癌中的ICB反应，可能为TIME-base的小细胞肺癌免疫疗法铺平道路。

最后我们来看看方法

图像分割

细胞通讯

细胞邻域

细胞邻域与基因组分析

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