CosMx SMI助力解析幽門螺桿菌相關(guān)胃癌中CAF介導(dǎo)的免疫調(diào)控機(jī)制

題目：Spatial and functional dissection of cancer-associated fibroblasts-mediated immune modulation in H. pylori-associated gastric cancer
期刊：Molecular Cancer
影響因子：33.9
DOI：10.1186/s12943-025-02490-9

研究背景

幽門螺桿菌（H. pylori）感染是全球胃癌發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素之一，尤其在東亞地區(qū)，其致癌貢獻(xiàn)最為顯著。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，H. pylori主要通過長期炎癥與黏膜損傷驅(qū)動(dòng)胃癌發(fā)生；然而，隨著對(duì)腫瘤微環(huán)境（TME）研究的深入，TME在H. pylori相關(guān)胃癌進(jìn)展中的關(guān)鍵作用被逐漸意識(shí)到。

盡管這類胃癌通常伴隨顯著炎癥反應(yīng)，但其對(duì)免疫治療卻呈現(xiàn)普遍較低的應(yīng)答率，提示其腫瘤微環(huán)境具有高度免疫抑制特征。越來越多的研究表明，癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）可能是H. pylori感染后誘導(dǎo)免疫抑制的關(guān)鍵細(xì)胞成分，但其亞型構(gòu)成、空間組織結(jié)構(gòu)以及調(diào)控免疫細(xì)胞的具體機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)性的解釋。

基于這一背景，本研究利用高分辨率CosMx SMI空間分子成像技術(shù)，并結(jié)合單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地描繪了H. pylori陽性胃癌中CAF的亞型組成、空間位置及其免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)一步解析了導(dǎo)致免疫抑制微環(huán)境形成的關(guān)鍵分子軸及潛在干預(yù)靶點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與技術(shù)手段

本研究以CosMx SMI空間分子成像技術(shù)為核心，采用980-plex及定制探針，在單細(xì)胞水平上對(duì)71例FFPE切片近千個(gè)基因進(jìn)行原位檢測，同時(shí)對(duì)組織切片的PanCK、CK8/18、CD45等關(guān)鍵蛋白進(jìn)行染色，輔助細(xì)胞類型注釋，并結(jié)合膜標(biāo)記實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分割，為后續(xù)解析CAF與免疫細(xì)胞的空間鄰近關(guān)系及細(xì)胞互作提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

此外，研究還整合了多個(gè)獨(dú)立的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)及LACE-seq技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多組學(xué)層面的互補(bǔ)驗(yàn)證與功能注釋。

主要發(fā)現(xiàn)

1.腸型與彌漫型胃癌呈現(xiàn)不同的空間免疫狀態(tài)

CosMx SMI空間分子成像顯示，腸型胃癌（大多數(shù)與H. pylori長期感染相關(guān)）具有明確的腫瘤–基質(zhì)邊界，癌細(xì)胞形成緊密簇集，免疫細(xì)胞主要分布于腫瘤周邊，形成典型的環(huán)狀炎癥細(xì)胞富集帶，解釋了為什么H. pylori相關(guān)胃癌雖然炎癥嚴(yán)重，但免疫治療效果卻往往很差；而彌漫型胃癌中，癌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞與免疫細(xì)胞呈廣泛混雜，整體免疫信號(hào)傳遞顯著減弱，表現(xiàn)出典型的免疫抑制特征。

腸型vs彌漫型的空間結(jié)構(gòu)差異

2.CAF四大亞型呈現(xiàn)穩(wěn)定的空間層級(jí)分布

研究將CAF明確分為炎癥型（iCAF）、肌成纖維型（myCAF）、基質(zhì)型（matCAF）和祖細(xì)胞型（proCAF）四類，并揭示了它們?cè)诮M織中的層級(jí)式排列：

● iCAF最靠近癌細(xì)胞簇；

● myCAF、matCAF向外依次分布；

● proCAF 位于最外圍的基質(zhì)區(qū)域。

在H. pylori陽性胃癌中，CAF總體比例顯著升高，各亞型的空間層級(jí)更加清晰，提示H. pylori感染在促使CAF在空間結(jié)構(gòu)上發(fā)生系統(tǒng)性重塑。

CAF四大亞型空間層級(jí)分布

3.H. pylori陽性胃癌中兩條CAF介導(dǎo)的協(xié)同免疫抑制途徑

研究還明確了兩條關(guān)鍵的CAF調(diào)控通路：

①THBS1⁺ CAF→分泌WNT5–FZD→Treg的空間富集與功能維持：

CosMx SMI結(jié)果顯示，THBS1高表達(dá)的matCAF與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）呈顯著臨近關(guān)系；細(xì)胞通訊分析進(jìn)一步確認(rèn)WNT5A/WNT5B–FZD5/FZD6是這類細(xì)胞互作的核心配體–受體對(duì)。該通路增強(qiáng)了Treg的穩(wěn)態(tài)維持和免疫抑制作用。

②ZFP36高表達(dá)→降解FN1 mRNA→削弱CTL激活：

ZFP36能識(shí)別FN1 3′UTR中多個(gè)AUUUA基序，誘導(dǎo)mRNA降解，從而抑制FN1⁺ CAF的免疫激活功能，間接削弱細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）的殺傷能力。漿細(xì)胞標(biāo)志基因（MZB1、IGHG1）富集，TLS面積與細(xì)胞密度更高。

兩條軸分別增強(qiáng)Treg活性與削弱CTL功能，最終共同塑造了H. pylori陽性胃癌的局部免疫抑制微環(huán)境。

CAF介導(dǎo)的雙軸免疫抑制通路

4.關(guān)鍵分子與CAF–Treg空間特征與患者預(yù)后密切相關(guān)

研究繼續(xù)在兩個(gè)獨(dú)立胃癌隊(duì)列中進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)THBS1與ZFP36的高表達(dá)均與顯著的不良預(yù)后相關(guān)。同時(shí)，CAF–Treg的空間聚合程度越高，患者總生存期越短。這些結(jié)果表明，CAF相關(guān)分子軸在塑造H. pylori陽性胃癌免疫抑制微環(huán)境的同時(shí)，也顯著影響患者預(yù)后。

關(guān)鍵分子與CAF–Treg空間特征的預(yù)后意義

文章總結(jié)

本研究利用CosMx SMI空間分子成像技術(shù)，對(duì)幽門螺桿菌（H. pylori）陽性胃癌的腫瘤微環(huán)境進(jìn)行了深入解析，揭示了癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）在免疫抑制中的關(guān)鍵調(diào)控作用。同時(shí)，研究還系統(tǒng)地識(shí)別了CAF的四大亞型（iCAF、myCAF、matCAF、proCAF）的層級(jí)式空間分布，并基于空間組學(xué)數(shù)據(jù)，明確了兩條協(xié)同的免疫抑制軸，驗(yàn)證了CAF相關(guān)分子的空間特征和預(yù)后價(jià)值。該研究不僅揭示了H. pylori感染相關(guān)胃癌形成免疫抑制微環(huán)境的深層機(jī)制，也為東亞高發(fā)人群的精準(zhǔn)治療指明了新的方向，有望逆轉(zhuǎn)這類胃癌的免疫抑制狀態(tài)，從而改善患者對(duì)免疫治療的響應(yīng)。