Cell 多参数成像提醒头颈癌临床相关的癌细胞-间质相互作用动力学

  虽然数十年的研讨现已确认了癌症在基因组水平的驱动要素，其间最重要的是致癌骤变和染色体反常/重排，但尚不清楚肿瘤的安排架构和空间摆放及其微环境怎么样影响发病，及结构怎么遭到疾病相关细胞状况的影响。在缺少有用靶向医治的情况下，手术和 （化疗） 放疗是大多数癌症的首要医治挑选。但是，因为副作用，这些医治与其他疾病发病率明显相关，以此来降低了生活品质。因而，临床需求更好地了解癌症的分子和开展预后目标，以协助定制辅佐医治计划。

  头颈部鳞状细胞癌（Head and neck squamous cell carcinoma，简称HNSCC） 是一种侵袭性的、遗传杂乱的、难以医治的癌症，其定坐落上呼吸道消化道。5年总生计率 （OAS） 保持在50%左右，HNSCC在确诊后2年内的复发率约为50%，一线医治失利的患者的中位OAS不到1年【1-3】。临床病理参数，如原发肿瘤部位、淋巴结累及、肿瘤厚度和手术切缘状况，则与预后、复发、生计和医治反响的联系较弱【4】。因而，在临床上也亟需改善确诊目标和计划。

  部分上皮-间质转化（Partial epithelial-to-mesenchymal transition，简称pEMT） 表型已在包括HNSCC在内的许多肿瘤类型中被发现，并与侵袭性行为和搬运潜力相关【5-8】。除了肿瘤固有特性外，肿瘤微环境在决议患者预后方面也起着关键作用。例如，肿瘤滋润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes，简称TILs） 与HNSCC的生计率进步有关，而安排基质微环境在不同的癌症类型中似乎是保存的，而且与免疫医治呼应等临床成果相关。特别是，增强的间质纤维化和生硬已被证明与癌症侵袭相关，而且有或许驱动癌症侵袭。但是，这些基质微环境怎么与特定的癌细胞状况相互作用尚不清楚。

  上皮性肿瘤有着非常丰富的肿瘤间和肿瘤内异质性，这使确诊和医治杂乱化。癌症间质相互作用对这种异质性的奉献尚不清楚。在这里，作者报告了一个用单细胞分辨率量化头颈部鳞状细胞癌 （HNSCC） 表型多样性的典范。为了确认临床相关的癌细胞状况、亚群和结构，作者从病理学家办理的肿瘤微阵列 （pathologist-curated tumor microarrays，简称TMAs） 中，提取了包括来自212名HNSCC患者的样本及其完好的临床信息。样本包括原发性 （确诊性） 活安排查看，关于其间一部分患者，还包括放疗后淋巴结搬运和复发肿瘤的相应活安排查看。

  作者选用多路免疫荧光染色两个接连切片来定量描绘安排架构和细胞状况。该检测流程包括细胞和安排形态学符号；上皮、分解和信号传导状况 （角蛋白[K] 8和14、Epcam和ß-catenin） ；干细胞原性 （Sox2, Bmi1, K14） ；和pEMT (Slug和vimentin)，上述标签均据报导与HNSCC8的攻击性细胞行为有关。

  作者还对细胞核和细胞质进行切割，并在相关的亚细胞区室中定量符号，以及核形状、巨细参数 （核面积、圆度、固体度和EFC比率） 和部分细胞邻域的定量参数 （部分细胞密度/邻域数量、与肿瘤基质界面的间隔以及细胞相关于邻域的摆放） 。经过上述剖析，作者建立了一套单细胞多参数表型描绘符。

  作者经过上述单细胞分辨率图画剖析渠道，并结合来自肿瘤和基质的生物标志物图谱，为单个患者生成共同的表型特征，然后将其分组，并比较具有类似表型的患者之间的临床成果。作者的剖析提醒了曾经未报导的患者亚组，特别是肿瘤pEMT状况和癌症相关成纤维细胞 （cancer-associated fibroblast，简称CAF） 富集的纤维化基质这二者组合，能够作为患者生计率低的目标。

  作者还使用空间转录组学，经过研讨癌症相关的细胞外基质 （onco-ECM） 和表皮生长因子 （EGF） 信号通路，确认了这些细胞状况之间第一流其他信号传导潜力。最终，作者使用患者来历的癌细胞CAF类器官，确认了pEMT状况是经过双调理蛋白 (AREG) /EGF信号串扰使CAF介导的重编程成为侵袭性表型的先决条件。

  综上所述，作者建立了一套辨认临床相关的肿瘤表型的典范，并发现驱动癌症侵袭的基质和上皮间室之间的细胞状况具有依赖性相互作用。