生信研究中，单细胞测序技术和空间转录组学已成为创新点利器！单细胞测序能够揭示细胞群体内部的异质性，而空间转录组学则在细胞的位置信息上提供了前所未有的精确度。这两项技术联用，双剑合璧，拔高研究创新点，这不仅是科研的突破，更是精准医疗和个性化治疗的希望之光。
那么在研究中如何应用这两种技术呢？今天给大家介绍一篇常州肿瘤医院最新发表在《Frontiers in Immunology》（5.7/Q1）期刊上的生信文章。这篇研究主要内容由多组学生信分析+临床样本验证组成，属于经典生信研究文章思路，通过单细胞及空间转录组学数据分析揭示肺癌进展中的免疫抑制细胞间通讯。实验少，创新性好，适合借鉴。文章标题《Single-cell and spatial transcriptome characterize coinhibitory cell-cell communications during histological progression of lung adenocarcinoma》。
一、研究背景介绍
肺癌是全球男性中发病率最高的恶性肿瘤，每年导致超过百万人死亡。其中，肺腺癌（LUAD）是主要的组织学亚型，占肺癌患者的40%。LUAD的进展和预后与肿瘤区域的形态学差异密切相关，这些差异被称为组织学模式，包括lepidic、papillary、acinar和solid模式。这些模式反映了肿瘤的侵袭性随着进展而增加。然而，肿瘤异质性和细胞间相互作用在免疫抑制肿瘤微环境（TME）中的作用尚不清楚 (拟解决的临床问题)。
二、主要研究内容和发现
本研究通过单细胞转录组测序（scRNA-seq）和空间转录组测序技术，分析了LUAD中四种不同组织学模式的肿瘤组织。研究发现，随着组织学模式的进展，肿瘤细胞与免疫细胞之间的免疫抑制性相互作用增强，特别是NECTIN2和PVR这两个免疫抑制分子的表达增加，与低免疫浸润、不良的临床预后和免疫治疗的有限效果密切相关。
第一部分：LUAD中分子异质性和预后差异
在肺腺癌的四种组织学模式（lepidic、papillary、acinar、solid）中，肿瘤突变负荷（TMB）和患者生存结果存在显著差异。特别是solid模式的TMB更高，表明该模式下的肿瘤具有更高的遗传突变率。
第二部分：单细胞转录组揭示四种组织学模式的肿瘤异质性
通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，研究揭示了不同组织学模式下肿瘤细胞的分子特征和异质性，发现肿瘤细胞在solid模式下表现出更高的基因组不稳定性（CNVs）。
第三部分：TAMs中免疫抑制生物标志物基因的表达
在肿瘤进展过程中，免疫抑制基因HAVCR2和LGALS9的表达增加，特别是在M2型巨噬细胞中，这可能促进了肿瘤的免疫逃逸。
第四部分：细胞间通讯揭示免疫抑制微环境
通过CellPhoneDB分析，研究揭示了肿瘤细胞与其他免疫细胞之间的免疫共抑制相互作用，特别是NECTIN2-TIGIT和PVR-TIGIT相互作用在肿瘤进展中的作用。
第五部分：免疫抑制分子表达与预后关系
NECTIN2和PVR的高表达与肿瘤免疫浸润水平低、患者预后不良以及免疫治疗反应差相关。
第六部分：免疫荧光和空间转录组验证
通过免疫荧光实验和空间转录组测序（ST-seq），研究验证了TIGIT-NECTIN2和PVR-TIGIT在肿瘤组织中的共定位，特别是在solid模式下。
第七部分：CD8+ T细胞在组织学进展中向耗竭状态的转变：研究通过聚类分析CD8+ T细胞的亚群，并检测耗竭相关标记基因的表达，发现在肿瘤进展过程中，CD8+ T细胞逐渐转变为耗竭状态。
三、文章图
图1：LUAD四种组织学模式的异质性。
图2：scRNA-seq数据揭示LUAD四种组织学模式的异质性。
图3：TAMs中免疫抑制生物标志物基因的表达。
图4：四种组织学模式中细胞间相互作用的异质性。
图5：肿瘤配体/受体在免疫浸润、患者预后和免疫治疗中的意义。
图6：两种组织学模式的肿瘤组织中TIGIT、NECTIN2和PVR蛋白的免疫荧光染色。
图7：肿瘤细胞相关分子的空间转录组图谱。
图8：CD8+ T细胞在组织学进展中向耗竭状态的转变。
四、总结
该研究是首次使用单细胞和空间转录组数据探索LUAD组织学模式进展的分子机制。研究揭示了肿瘤细胞通过上调NECTIN2和PVR等免疫抑制分子来减少免疫细胞浸润，从而逃避免疫监视。通过免疫荧光实验和空间转录组测序验证了研究结果，增强了发现的可靠性。
本研究为我们理解LUAD的免疫微环境提供了新的视角，并可能为开发新的免疫治疗策略提供有价值的信息。此研究采用经典的组学生信分析+临床样本验证研究思路，可操作性强，创新性好，值得借鉴。
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