胃癌印戒细胞癌的单细胞分析揭示其细胞学特征与免疫微环境特性

作者及发表信息
本研究的通讯作者为山东第一医科大学附属山东省肿瘤医院的Jie Chai和山东大学肿瘤中心的Ligang Xing，主要作者包括Weizhu Zhao、Yanfei Jia等。研究于2023年5月发表在*Nature Communications*（DOI: 10.1038/s41467-023-38426-4）。

学术背景
胃癌（gastric cancer, GC）是全球第五大高发癌症，死亡率居第四位。印戒细胞癌（gastric signet ring cell carcinoma, GSRC）是胃癌的一种特殊亚型，具有低分化、高恶性、强侵袭性及化疗不敏感等特点，预后较差。尽管GSRC的发病率逐年上升（尤其在女性中），但其分子机制和肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）特征尚未系统阐明。本研究通过单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术，首次在单细胞分辨率下解析了GSRC的细胞异质性、关键信号通路及免疫微环境特征，旨在为GSRC的精准诊断和治疗提供新靶点。

研究流程与方法
1. 样本收集与单细胞测序
- 样本来源：2019–2021年间，从13例未接受术前治疗的胃癌患者中获取癌组织及癌旁组织，分为4组（基于分化程度和印戒细胞含量）。
- 单细胞悬液制备：组织经酶解后过滤低质量细胞，最终分析149,782个单细胞（癌旁组织32,456个，癌组织117,326个）。
- 测序与聚类：使用10x Genomics Chromium平台进行scRNA-seq，通过CellRanger和Seurat软件进行质量控制、批次校正和聚类分析，鉴定出8种主要细胞类型（如上皮细胞、B细胞、T细胞等）。

1. 恶性上皮细胞鉴定

   • 上皮细胞亚群分析：通过标记基因（如CLDN4、REG4）和拷贝数变异（copy number variation, CNV）分析，区分恶性（中度/低分化腺癌M/PDA和印戒细胞癌SRCC）与非恶性上皮细胞。
     
   • SRCC特异性标记：发现微精蛋白-β（microseminoprotein-beta, MSMB）在SRCC细胞中高表达，而在M/PDA细胞中几乎不表达，可作为SRCC的诊断标志物。
     

2. 功能与通路分析

   • 差异基因与通路富集：SRCC细胞中上调基因富集于癌症相关通路（如MAPK、雌激素信号通路）和免疫逃逸通路（如TNF-α、NF-κB）。
     
   • 免疫微环境解析：通过B细胞和T细胞亚群分析，发现GSRC中滤泡B细胞（follicular B cells）和调节性T细胞（Tregs）浸润增加，而效应T细胞（CD8+ Teff）减少，提示免疫抑制性微环境。
     

3. 实验验证

   • 免疫组化（IHC）：在独立队列（n=60）中验证MSMB的表达模式，证实其在SRCC中的特异性。
     
   • 细胞系分析：SRCC细胞系NUGC4中MSMB表达显著高于低分化腺癌细胞系MKN-45。
     

主要结果
1. SRCC的细胞学特征
- SRCC细胞表现出独特的转录组特征，高表达CLDN18、PHLDA2等基因，与黏液细胞（mucous cells）存在显著差异。
- CNV分析显示SRCC细胞的基因组不稳定性低于M/PDA，但高于非恶性上皮细胞。

1. 信号通路调控

   • MAPK和雌激素信号通路在SRCC中异常激活，二者通过正反馈环路相互促进，可能驱动GSRC的高侵袭性。
     
   • 雌激素受体高表达与女性GSRC高发相关，提示激素调控在GSRC中的作用。
     

2. 免疫微环境特性

   • GSRC中滤泡B细胞（功能较弱）和Tregs浸润增加，CD8+ Teff细胞减少，形成免疫抑制性TME，可能是其预后差的关键原因。
     

结论与意义
本研究首次系统揭示了GSRC的单细胞特征：
1. 科学价值：明确了MSMB作为SRCC特异性标志物的潜力，为病理诊断提供了新工具；阐明了MAPK/雌激素通路互作机制，为靶向治疗提供理论依据。
2. 临床意义：免疫微环境解析提示GSRC对免疫治疗反应差，需联合靶向通路抑制剂（如MAPK抑制剂）或激素调控策略。

研究亮点
1. 技术创新：首次应用scRNA-seq解析GSRC的细胞异质性和TME，结合inferCNV和GSVA等多组学分析。
2. 重要发现：发现MSMB的标志物价值及雌激素通路在GSRC中的关键作用。
3. 临床关联：为GSRC的分子分型和个体化治疗提供了数据支持。

其他价值
研究还提出GSRC可能起源于胃小凹增殖区（表达MSMB的预pit细胞），为肿瘤起源研究提供了新视角。数据已公开于基因组序列存档（GSA-Human: HRA003647），可供后续研究验证。