摘要：研究通過單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)FABP1+ 腫瘤亞群通過PLG-PLAT信號軸促進(jìn)血管生成的新機(jī)制。
腎細(xì)胞癌(RCC)是全球常見的泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤，其中透明細(xì)胞亞型(ccRCC)占比達(dá)75%。盡管靶向治療取得進(jìn)展，患者5年生存率仍不理想。近年研究發(fā)現(xiàn)RCC具有獨(dú)特的代謝特征，包括異常激活的脂肪酸代謝途徑，但具體機(jī)制尚未闡明。更關(guān)鍵的是，肥胖與RCC發(fā)病率的正相關(guān)性提示脂肪酸代謝重編程可能在腫瘤進(jìn)展中起重要作用，然而驅(qū)動這一過程的細(xì)胞亞群及其微環(huán)境調(diào)控機(jī)制仍是未解之謎。
福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的研究團(tuán)隊在《Molecular Cancer》發(fā)表創(chuàng)新性研究，通過單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)結(jié)合功能實(shí)驗(yàn)，首次揭示FABP1+
腫瘤亞群通過PLG-PLAT信號軸促進(jìn)血管生成的分子機(jī)制。研究整合34例患者12萬余個細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、TCGA隊列分析和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，結(jié)合基因編輯小鼠模型和患者來源類器官(PDO)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)脂肪酸結(jié)合蛋白1(FABP1)高表達(dá)腫瘤亞群具有獨(dú)特的促血管生成特性，并通過激活纖溶酶原(PLG)-組織型纖溶酶原激活劑(PLAT)軸驅(qū)動腫瘤進(jìn)展。
圖1 單細(xì)胞多組學(xué)揭示 在脂肪酸重編程條件下，F(xiàn)ABP1陽性腎細(xì)胞癌通過PLG-PLAT信號軸驅(qū)動腫瘤血管生成研究采用多組學(xué)整合分析策略，關(guān)鍵技術(shù)包括：單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)鑒定腫瘤異質(zhì)性；空間轉(zhuǎn)錄組(ST-seq)解析細(xì)胞空間定位；Cell2Location算法進(jìn)行空間去卷積；CRISPR/Cas9基因編輯構(gòu)建FABP1敲除模型；患者來源類器官(PDO)進(jìn)行藥物敏感性測試；以及Transwell和小管形成實(shí)驗(yàn)評估血管生成能力。臨床樣本來自TCGA-KIRC隊列和本院48例RCC患者組織芯片。
sc-RNA profiling of RCC
研究團(tuán)隊通過分析19例RCC和15例癌旁組織的12萬余個單細(xì)胞，繪制了RCC細(xì)胞圖譜。UMAP可視化顯示腫瘤微環(huán)境包含上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等10種主要細(xì)胞類型，其中FABP1+ 上皮細(xì)胞亞群表現(xiàn)出獨(dú)特的分布模式。
Identification of the fatty acid metabolism reprogramming subclusters
CNV分析鑒定出7個惡性上皮亞群，其中Tumor C2亞群顯著富集脂肪酸代謝通路。生存分析顯示該亞群高浸潤患者預(yù)后更差(HR=3.11)，且FABP1是其最顯著差異基因。臨床關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)FABP1+
腫瘤比例隨TNM分期升高而增加。
Pathway enrichment and differentiation trajectory
FABP1+ 腫瘤特異性激活氧化磷酸化和脂肪酸分解代謝通路，同時高表達(dá)血管生成(HALLMARK_ANGIOGENESIS)和細(xì)胞遷移相關(guān)基因。擬時序分析揭示該亞群分化軌跡不同于其他腫瘤細(xì)胞，處于更晚期的惡性演進(jìn)階段。
圖2 腎細(xì)胞癌的單細(xì)胞RNA測序分析
Cell communication characteristics
細(xì)胞互作分析發(fā)現(xiàn)FABP1+ 腫瘤通過PLG-PLAT和APOE-PLAT軸與內(nèi)皮細(xì)胞密切交流?？臻g共定位分析證實(shí)FABP1+ 腫瘤與PLAT+ 內(nèi)皮細(xì)胞的空間距離顯著近于其他亞群。
Functional validation
過表達(dá)FABP1的RCC細(xì)胞甘油三酯水平升高2.3倍，其條件培養(yǎng)基使HUVEC小管形成能力提升68%。小鼠模型顯示FABP1促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移(肺轉(zhuǎn)移灶增加4倍)，而內(nèi)皮抑素可逆轉(zhuǎn)此效應(yīng)。機(jī)制上，F(xiàn)ABP1上調(diào)PLG表達(dá)，激活PLAT+ 內(nèi)皮細(xì)胞的纖溶系統(tǒng)。
Therapeutic implications
在PDO模型中，脂肪酶抑制劑奧利司他(Orlistat)與舒尼替尼(Sunitinib)聯(lián)用展現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)(Bliss評分2.8)，使類器官凋亡增加4.2倍，證實(shí)靶向FABP1-PLG-PLAT軸可增強(qiáng)TKI敏感性。
該研究首次系統(tǒng)闡明FABP1+ 腫瘤亞群通過代謝-血管偶聯(lián)機(jī)制驅(qū)動RCC進(jìn)展的生物學(xué)基礎(chǔ)。創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)包括：鑒定FABP1作為脂肪酸代謝重編程的關(guān)鍵介質(zhì)；揭示PLG-PLAT軸是腫瘤-內(nèi)皮對話的新通路；提出代謝干預(yù)聯(lián)合抗血管治療的臨床轉(zhuǎn)化策略?？臻g多組學(xué)技術(shù)成功解析了代謝異質(zhì)性腫瘤亞群的微環(huán)境定位規(guī)律，為理解腫瘤生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)提供新視角。研究局限性在于樣本量較小，且未深入探討FABP1調(diào)控PLG的具體分子機(jī)制。未來研究可探索FABP1抑制劑開發(fā)及其與免疫治療的協(xié)同效應(yīng)，為改善RCC患者預(yù)后提供新思路。
參考資料
[1] Single-cell multi-omics reveals that FABP1 +?renal cell carcinoma drive tumor angiogenesis through the PLG-PLAT axis under fatty acid reprogramming
摘要：研究通過單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)首次發(fā)現(xiàn)FABP1+ 腫瘤亞群通過PLG-PLAT信號軸促進(jìn)血管生成的新機(jī)制。
腎細(xì)胞癌(RCC)是全球常見的泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤，其中透明細(xì)胞亞型(ccRCC)占比達(dá)75%。盡管靶向治療取得進(jìn)展，患者5年生存率仍不理想。近年研究發(fā)現(xiàn)RCC具有獨(dú)特的代謝特征，包括異常激活的脂肪酸代謝途徑，但具體機(jī)制尚未闡明。更關(guān)鍵的是，肥胖與RCC發(fā)病率的正相關(guān)性提示脂肪酸代謝重編程可能在腫瘤進(jìn)展中起重要作用，然而驅(qū)動這一過程的細(xì)胞亞群及其微環(huán)境調(diào)控機(jī)制仍是未解之謎。
福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的研究團(tuán)隊在《Molecular Cancer》發(fā)表創(chuàng)新性研究，通過單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)結(jié)合功能實(shí)驗(yàn)，首次揭示FABP1+
腫瘤亞群通過PLG-PLAT信號軸促進(jìn)血管生成的分子機(jī)制。研究整合34例患者12萬余個細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、TCGA隊列分析和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，結(jié)合基因編輯小鼠模型和患者來源類器官(PDO)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)脂肪酸結(jié)合蛋白1(FABP1)高表達(dá)腫瘤亞群具有獨(dú)特的促血管生成特性，并通過激活纖溶酶原(PLG)-組織型纖溶酶原激活劑(PLAT)軸驅(qū)動腫瘤進(jìn)展。
圖1 單細(xì)胞多組學(xué)揭示 在脂肪酸重編程條件下，F(xiàn)ABP1陽性腎細(xì)胞癌通過PLG-PLAT信號軸驅(qū)動腫瘤血管生成研究采用多組學(xué)整合分析策略，關(guān)鍵技術(shù)包括：單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)鑒定腫瘤異質(zhì)性；空間轉(zhuǎn)錄組(ST-seq)解析細(xì)胞空間定位；Cell2Location算法進(jìn)行空間去卷積；CRISPR/Cas9基因編輯構(gòu)建FABP1敲除模型；患者來源類器官(PDO)進(jìn)行藥物敏感性測試；以及Transwell和小管形成實(shí)驗(yàn)評估血管生成能力。臨床樣本來自TCGA-KIRC隊列和本院48例RCC患者組織芯片。
sc-RNA profiling of RCC
研究團(tuán)隊通過分析19例RCC和15例癌旁組織的12萬余個單細(xì)胞，繪制了RCC細(xì)胞圖譜。UMAP可視化顯示腫瘤微環(huán)境包含上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等10種主要細(xì)胞類型，其中FABP1+ 上皮細(xì)胞亞群表現(xiàn)出獨(dú)特的分布模式。
Identification of the fatty acid metabolism reprogramming subclusters
CNV分析鑒定出7個惡性上皮亞群，其中Tumor C2亞群顯著富集脂肪酸代謝通路。生存分析顯示該亞群高浸潤患者預(yù)后更差(HR=3.11)，且FABP1是其最顯著差異基因。臨床關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)FABP1+
腫瘤比例隨TNM分期升高而增加。
Pathway enrichment and differentiation trajectory
FABP1+ 腫瘤特異性激活氧化磷酸化和脂肪酸分解代謝通路，同時高表達(dá)血管生成(HALLMARK_ANGIOGENESIS)和細(xì)胞遷移相關(guān)基因。擬時序分析揭示該亞群分化軌跡不同于其他腫瘤細(xì)胞，處于更晚期的惡性演進(jìn)階段。
圖2 腎細(xì)胞癌的單細(xì)胞RNA測序分析
Cell communication characteristics
細(xì)胞互作分析發(fā)現(xiàn)FABP1+ 腫瘤通過PLG-PLAT和APOE-PLAT軸與內(nèi)皮細(xì)胞密切交流?？臻g共定位分析證實(shí)FABP1+ 腫瘤與PLAT+ 內(nèi)皮細(xì)胞的空間距離顯著近于其他亞群。
Functional validation
過表達(dá)FABP1的RCC細(xì)胞甘油三酯水平升高2.3倍，其條件培養(yǎng)基使HUVEC小管形成能力提升68%。小鼠模型顯示FABP1促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移(肺轉(zhuǎn)移灶增加4倍)，而內(nèi)皮抑素可逆轉(zhuǎn)此效應(yīng)。機(jī)制上，F(xiàn)ABP1上調(diào)PLG表達(dá)，激活PLAT+ 內(nèi)皮細(xì)胞的纖溶系統(tǒng)。
Therapeutic implications
在PDO模型中，脂肪酶抑制劑奧利司他(Orlistat)與舒尼替尼(Sunitinib)聯(lián)用展現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)(Bliss評分2.8)，使類器官凋亡增加4.2倍，證實(shí)靶向FABP1-PLG-PLAT軸可增強(qiáng)TKI敏感性。
該研究首次系統(tǒng)闡明FABP1+ 腫瘤亞群通過代謝-血管偶聯(lián)機(jī)制驅(qū)動RCC進(jìn)展的生物學(xué)基礎(chǔ)。創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)包括：鑒定FABP1作為脂肪酸代謝重編程的關(guān)鍵介質(zhì)；揭示PLG-PLAT軸是腫瘤-內(nèi)皮對話的新通路；提出代謝干預(yù)聯(lián)合抗血管治療的臨床轉(zhuǎn)化策略?？臻g多組學(xué)技術(shù)成功解析了代謝異質(zhì)性腫瘤亞群的微環(huán)境定位規(guī)律，為理解腫瘤生態(tài)系統(tǒng)的架構(gòu)提供新視角。研究局限性在于樣本量較小，且未深入探討FABP1調(diào)控PLG的具體分子機(jī)制。未來研究可探索FABP1抑制劑開發(fā)及其與免疫治療的協(xié)同效應(yīng)，為改善RCC患者預(yù)后提供新思路。
參考資料
[1] Single-cell multi-omics reveals that FABP1 +?renal cell carcinoma drive tumor angiogenesis through the PLG-PLAT axis under fatty acid reprogramming
