DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-025-02193-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40473992
تاريخ النشر: 2025-06-01
المؤلف: Michelli F. Oliveira وآخرون
الموضوع الرئيسي: علاج السرطان المناعي وعلامات البيولوجية
الطرق
في هذه الدراسة، تم الحصول على عينات بيولوجية بشرية من Discovery Life Sciences، مع بروتوكولات بحث معتمدة من قبل مجالس المراجعة المؤسسية ذات الصلة (DLS-BB044-v.1 و SB-GP_v1). قدم جميع المرضى المشاركين موافقة خطية مستنيرة لاستخدام عيناتهم البيولوجية. شمل التصميم التجريبي عينات من خمسة مرضى تم تشخيصهم بسرطان الغدد الكولونية، يتكونون من ذكرين وثلاث إناث تتراوح أعمارهم بين 58 و72 عامًا، جميعهم قبل العلاج.
استخدمت الدراسة كتلًا مثبتة بالفورمالين ومغمورة في الشمع (FFPE) من كل مريض، بما في ذلك ما مجموعه ثمانية كتل FFPE من ثلاثة مرضى، إلى جانب خلايا ورمية مفصولة مجمدة حديثًا لتحليل ملف تعريف المناعة. بالإضافة إلى ذلك، تم تخصيص ثلاث كتل FFPE مختارة للتوصيف المكاني، كما هو موضح في الجدول 1. يهدف هذا الإطار المنهجي إلى تسهيل تحليل شامل لبيئة الورم الدقيقة والمنظر المناعي في سرطان الغدد الكولونية.
النتائج
تظهر النتائج أن Visium HD يسهل تحليل تعبير الجينات المكاني على مستوى الجينوم بشكل شامل بدقة خلوية واحدة. تتضمن هذه التقنية التقاط أزواج البروبي المرتبطة التي تستهدف الجينوم الكامل المرمز للبروتين. شملت الدراسة تحليل خزعات الورم من خمسة مرضى تم تشخيصهم بسرطان الغدد المعوية، إلى جانب الأنسجة الطبيعية المجاورة (NAT) من ثلاثة من هؤلاء المرضى، كما هو موضح في الجدول 1.
لتقييم أداء التكنولوجيا، تم استخدام مقاطع متسلسلة من الأنسجة المثبتة بالفورمالين والمغمورة في الشمع (FFPE). لا يقتصر هذا النهج على تقييم قدرات Visium HD فحسب، بل يسمح أيضًا باستكشاف عميق لبيئة الورم الدقيقة (TME). علاوة على ذلك، ساهمت المقاطع المتسلسلة المختارة في إنشاء مجموعة بيانات تسلسل RNA على مستوى الخلية الواحدة (scRNA-seq) وسهلت تحليل تعبير الجينات في الموقع، كما هو موضح في الشكل 1.
المناقشة
تقدم الدراسة Visium HD، وهي تقنية متقدمة في علم النسخ الجيني المكاني تتيح رسم خرائط عالية الدقة لبيئة الورم الدقيقة (TME) في سرطان القولون والمستقيم (CRC) باستخدام عينات مثبتة بالفورمالين ومغمورة في الشمع (FFPE). من خلال تحليل ثلاث عينات من CRC، حدد الباحثون 23 مجموعة تتوافق مع تسعة أنواع رئيسية من الخلايا، بما في ذلك تجمعات خلايا المناعة المتميزة مثل البلعميات وخلايا T. كشفت التحليلات عن وجود مجموعتين فرعيتين من البلعميات، SELENOP+ و SPP1+، كل منهما مرتبط بمناطق ورمية مختلفة وغني بمسارات تعبير جيني متميزة مرتبطة بتقدم الورم وتعديل المناعة. سمح هذا النهج عالي الدقة بتوصيف التفاعلات الخلوية داخل TME، مما يبرز الأدوار المعقدة لخلايا المناعة في CRC.
تؤكد النتائج على أهمية السياق المكاني في فهم بيولوجيا السرطان، لا سيما التفاعلات بين خلايا الورم وتجمعات المناعة. أظهرت الدراسة أن البلعميات SELENOP+ مرتبطة بمسارات مؤيدة للورم، بينما قد تسهم البلعميات SPP1+ أيضًا في تكوين الورم من خلال مواقعها المكانية وملفات تعبيرها الجيني. بالإضافة إلى ذلك، تشير وجود خلايا T المتوسعة بشكل كلوني بالقرب من خلايا الورم إلى استجابة مناعية مضادة للورم نشطة، على الرغم من البيئة المناعية المثبطة بشكل عام. تؤكد هذه الأبحاث على إمكانيات Visium HD في تقديم رؤى حول تباين السرطان والديناميات المعقدة لـ TME، والتي تعتبر حاسمة لتطوير العلاجات المستهدفة واستراتيجيات العلاج الشخصية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41588-025-02193-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40473992
Publication Date: 2025-06-01
Author(s): Michelli F. Oliveira et al.
Primary Topic: Cancer Immunotherapy and Biomarkers
Methods
In this study, human biological samples were sourced from Discovery Life Sciences, with research protocols approved by relevant institutional review boards (DLS-BB044-v.1 and SB-GP_v1). All participating patients provided written informed consent for the use of their biological specimens. The experimental design involved samples from five patients diagnosed with colon adenocarcinoma, comprising two males and three females aged between 58 and 72 years, all prior to treatment.
The study utilized formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) blocks from each patient, including a total of eight FFPE blocks from three patients, alongside paired freshly frozen dissociated tumor cells for immune profiling analysis. Additionally, three selected FFPE blocks were designated for spatial profiling, as detailed in Table 1. This methodological framework aims to facilitate a comprehensive analysis of the tumor microenvironment and immune landscape in colon adenocarcinoma.
Results
The results demonstrate that Visium HD facilitates comprehensive transcriptome-wide spatial gene expression analysis at a single-cell resolution. This technique involves capturing ligated probe pairs that target the entire protein-coding transcriptome. The study involved profiling tumor biopsies from five patients diagnosed with colorectal adenocarcinoma, alongside normal adjacent tissue (NAT) from three of these patients, as detailed in Table 1.
To evaluate the performance of the technology, serial sections of formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) tissues were utilized. This approach not only benchmarks the capabilities of Visium HD but also allows for an in-depth exploration of the tumor microenvironment (TME). Furthermore, selected serial sections contributed to the generation of a single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) dataset and facilitated in situ gene expression analysis, as illustrated in Figure 1.
Discussion
The study introduces Visium HD, an advanced spatial transcriptomics technology that enables high-resolution mapping of the tumor microenvironment (TME) in colorectal cancer (CRC) using formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) samples. By profiling three CRC samples, the researchers identified 23 clusters corresponding to nine major cell types, including distinct immune cell populations such as macrophages and T cells. The analysis revealed two macrophage subpopulations, SELENOP+ and SPP1+, each associated with different tumor regions and enriched for distinct gene expression pathways linked to tumor progression and immune modulation. This high-resolution approach allowed for the characterization of cellular interactions within the TME, highlighting the complex roles of immune cells in CRC.
The findings underscore the importance of spatial context in understanding cancer biology, particularly the interactions between tumor cells and immune populations. The study demonstrated that SELENOP+ macrophages are associated with pro-tumor pathways, while SPP1+ macrophages may also contribute to tumorigenesis through their spatial localization and gene expression profiles. Additionally, the presence of clonally expanded T cells near tumor cells suggests an active anti-tumor immune response, despite the overall immunosuppressive environment. This research emphasizes the potential of Visium HD to provide insights into the heterogeneity of cancer and the intricate dynamics of the TME, which are crucial for developing targeted therapies and personalized treatment strategies.