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Signal Transduction and Targeted Therapy | Spatiotemporal multi-omics analysis uncovers NAD-dependent immunosuppressive niche triggering early gastric cancer

Signal Transduction and Targeted Therapy | Spatiotemporal multi-omics analysis uncovers NAD-dependent immunosuppressive niche triggering early gastric cancer
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本研究通过空间多组学分析,首次揭示了早期胃癌发展中的关键信号节点PMC_P及其相关免疫抑制微环境,为胃癌早期诊断和预防提供了潜在的生物标志物和治疗靶点,具有重要的转化价值。

 

文献概述
本文《Spatiotemporal multi-omics analysis uncovers NAD-dependent immunosuppressive niche triggering early gastric cancer》发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志,回顾并总结了早期胃癌(EGC)的细胞起源与微环境动态变化,重点揭示了从肠化生向癌前过渡的关键分子事件和细胞互作网络,为胃癌早筛和早诊提供了新的视角。

背景知识
胃癌是全球第五大常见恶性肿瘤,且其五年生存率在早期阶段高达80-90%,晚期则骤降至20-30%。尽管Correa模型描述了胃癌的多阶段发展过程,肠化生(IM)被认为是胃癌发生的重要前驱病变,但其向早期胃癌(EGC)转变的分子机制尚不清楚。当前缺乏有效的早期干预手段,且传统的跨患者样本分析方式存在异质性问题,限制了对癌前微环境动态的精确描绘。本研究通过AI驱动的单细胞RNA-seq和空间转录组(ST)技术,结合临床验证与转基因小鼠模型,首次系统性地构建了胃癌发展的时空图谱,识别了驱动癌前状态的关键信号轴(AREG!EGFR/ERBB2和NAMPT!ITGA5/ITGB1),并验证了靶向干预对肿瘤微环境的调控作用,为胃癌的早期诊断与预防提供了理论依据和潜在策略。

 

提供基因敲除小鼠模型构建服务,适用于研究基因在全身或特定组织中的功能,支持条件性基因敲除避免胚胎致死问题,适合基础生物学研究、疾病模型构建及药物研发。

 

研究方法与实验
研究团队对9例早期胃癌患者的内镜下黏膜剥离术(ESD)样本进行空间多组学分析,结合单细胞RNA测序和空间转录组技术,构建了癌前状态向肿瘤转变的时空图谱。通过AI模型stMVC进行多模态数据整合,识别出关键的癌前微环境(PMC_P区域)及其细胞通讯网络。进一步在体外建立胃癌前细胞系和类器官模型,验证AREG和NAMPT对细胞增殖及微环境调控的作用,并在转基因CEA-SV40小鼠模型中评估靶向干预对肿瘤发生的影响。

关键结论与观点

  • 识别出一种新的具有干细胞特征的炎性胃黏液细胞PMC_2,其在癌前微环境(PMC_P)中显著富集,并与染色体拷贝数变异相关,提示其在胃癌发生中的关键作用。
  • 发现AREG与EGFR/ERBB2、NAMPT与ITGA5/ITGB1等关键配体-受体互作轴,介导PMC_2与巨噬细胞、成纤维细胞的通讯,促进JAK-STAT、MAPK、NFκB等致癌信号通路的激活。
  • 在细胞系和类器官模型中,AREG和NAMPT均能显著促进细胞增殖;而在小鼠模型中,靶向AREG或NAMPT可抑制PD-L1表达,逆转免疫抑制微环境,延缓肿瘤进展。
  • 通过临床样本验证,发现PMC_P区域PD-L1表达升高,提示其在早期免疫逃逸中的作用。此外,该区域基因表达谱与患者预后显著相关,可作为早期胃癌筛查和风险评估的分子标志物。
  • 研究定义了PMC_P为胃癌发生的关键癌前过渡状态,其特征为免疫抑制微环境和特定信号轴的激活,为胃癌早期干预提供可靶向的分子网络。

研究意义与展望
本研究不仅提供了胃癌早期发生的高分辨率时空图谱,还揭示了NAD依赖性信号轴在癌前微环境中的作用机制,为靶向NAMPT的胃癌预防策略提供了实验支持。未来可进一步探索这些信号轴在其他癌前病变中的保守性,并开发针对PMC_P区域的精准干预手段,以实现高危人群的早期筛查和预防性治疗。

 

提供胃癌细胞系及相关体内药效模型构建服务,涵盖皮下、静脉及原位接种方式,适用于肿瘤药效评价、转移机制研究及免疫治疗开发。

 

结语
本研究通过AI辅助的多组学整合分析,首次在单细胞和空间水平上揭示了胃癌发生前的关键细胞亚群PMC_2及其与成纤维细胞和巨噬细胞的信号互作网络,定义了驱动早期胃癌发生的PMC_P区域。研究团队进一步验证了NAMPT和AREG在该区域的高表达及其促癌作用,并在转基因小鼠模型中证实靶向这些信号轴可有效延缓胃癌进展。这些发现为胃癌的早筛、早诊和早期干预提供了新的分子靶点和潜在生物标志物,有望推动胃癌精准医学的发展,尤其是在高危肠化生人群的监测和预防策略优化方面。同时,该工作展示了空间多组学技术在癌症微环境研究中的强大解析能力,为后续多癌种的时空图谱构建提供了方法学参考。

 

文献来源:
Pingting Gao, Chunman Zuo, Wei Yuan, Quanlin Li, and Pinghong Zhou. Spatiotemporal multi-omics analysis uncovers NAD-dependent immunosuppressive niche triggering early gastric cancer. Signal Transduction and Targeted Therapy.