2024 年 1 月，上海市免疫学研究所科学家团队联合澳大利亚科廷大学及新加坡国家癌症中心科学家团队在 Nature Cancer 在线发表题为「Presence of onco-fetal neighborhoods in hepatocellular carcinoma is associated with relapse and response to immunotherapy」的研究成果，研究者利用包括 CosMx 单细胞空间原位分子成像技术在内的多种前沿工具，整合分析多组学数据，鉴定出一群参与肝细胞癌（HCC）-胚重编程过程的成纤维细胞亚群 POSTN+ CAF；空间转录组技术更是进一步证明了癌-胚细胞群的空间共定位关系，为理解组织内细胞间相互作用提供有利工具[1]。
为了让广大科研人员更好地了解文章整体思路和技术细节，快速掌握空间多组学技术及其在疾病基础研究和临床的应用。6 月 13 日 09:30，NanoString 与 SBC 共同举办技术研讨会《空间多组学在肿瘤研究及临床的应用暨 CosMx SMI 6K 单细胞空间数据展示》，特邀论文一作李子逸博士在线解析，更有研究心得和经验倾情分享。
此外，会议同时邀请复旦大学医学院郝洁研究员分享多组学数据的算法研究和分析平台方案。从实验设计、技术应用到数据分析展示，一站式服务大家的科学研究。
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研究思路，先睹为快
早在 2020 年，同一研究团队（澳大利亚科廷大学 Ankur Sharma 教授）在 Cell 上发文，首次证明了肝细胞癌（HCC）的肿瘤微环境表现出与胎肝发育过程相似的免疫抑制特征，如胎儿相关 PLVAP+ 内皮细胞（EC）和胚胎样 FOLR2+ 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的出现，并证明了「癌-胚」细胞群与 Treg 细胞间存在共定位关系。「癌-胚」重编程指在肿瘤发展过程中肿瘤微环境中的某些细胞具有与胎儿发育期类似的特征和功能，也可视为一种逆生长化，但癌-胚重编程过程中的机制仍未明确。为了进一步探究「癌-胚」重编程过程中的细胞作用机制及功能，构建了一个包含 83 位捐赠者和 251,761 个细胞的肝细胞癌单细胞图谱，以描绘 HCC 肿瘤微环境的景观（图 1）。
图 1. 研究流程图
研究人员首先使用 CellChat 等多种算法构建了 HCC 肿瘤微环境的细胞间相互作用网络，发现 POSTN+ CAF、FOLR2+ TAM 和 PLVAP+ EC 这三群癌胚细胞间具有紧密的细胞通讯联系，并且 POSTN+ CAF 是塑造「癌-胚」重编程环境的关键通讯枢纽。具体而言，POSTN+ CAF 可以通过分泌 CXCL12、CXCL16 和 IL34 等多种分子，作用于其它细胞类群，调控其发育和招募过程。进一步，研究团队使用了包括 Stereo-seq、RNAscope 及 CosMx 在内的多种空间测序和成像手段，证明了这三群「癌-胚」细胞间的空间共定位关系，且共同限定在「癌-胚」巢（onco-fetal niche）中（图 2）。
图 2. 癌-胚细胞类群的空间共定位
总之，该研究表明「癌-胚」重编程过程是一个有着空间组织性的系统，揭示了「癌-胚」重编程过程对 HCC 患者术后复发及治疗耐药的影响，为 HCC 的分层诊疗及开发新的免疫治疗策略提供了重要的分子靶点。
研究重头戏--空间多组学
空间多组学是研究中的重要技术之一，其能够弥补单细胞测序技术无法获取细胞空间分布信息的缺陷。空间多组学通过检测蛋白质及其修饰或 mRNA 等，研究细胞在组织样品中的相对位置关系，用于揭示细胞空间分布关系对疾病的影响。本研究中所用到的 CosMx™ SMI 单细胞空间原位成像平台，能够对组织切片中 6,000+ 种 RNA 和 72+ 种蛋白质分子进行单细胞和亚细胞分辨率的原位成像，实现精准透彻的生物学解析。
如果你想要快速发现组织结构差异并鉴定关键靶点、希望在空间水平探究感兴趣蛋白/基因的表达变化和共定位，快速学会如何基于空间多组学技术设计实验、理清样本收集和处理的注意事项、如何进行高通量的数据分析解读和结果展示？现扫码海报中二维码，即可报名学习！
课程内容一览
1
空间多组学研究思路打包看！
Nature Cancer 故事：CosMx 单细胞空间分子成像技术助力肿瘤微环境「癌-胚」重编程新发现
2
全面了解技术原理与平台
算法升级！基于 Themis 平台的肿瘤精准诊疗系统
3
研究成果可视化：数据解读与展示
CosMx SMI 空间转录组分析结果及案例分享
4
最新技术与前沿动态一课知晓
全新技术 CosMx 6K 及 CosMx WTX 介绍与应用进展分享
空间多组学技术简介
1．CosMx™ SMI 单细胞空间原位成像系统
CosMx™ SMI 是一个突破性的单细胞空间原位成像平台，结合了超高分辨率成像技术和多靶标检测能力，能够对组织切片中 6000+ 种 RNA 和 72+ 种蛋白质分子进行单细胞和亚细胞分辨率的原位成像，支持研究人员实现精准透彻的生物学解析。
众所周知，FFPE 样本中的 RNA 和蛋白质通常质量较低，尤其是 RNA 往往降解严重，使得对于 FFPE 样本的分子检测分析极具挑战性。CosMx™ SMI 系统具有简单的样本制备流程和稳定的原位杂交化学原理，并能够兼容多种组织类型（如新鲜冷冻（FF）、福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）、组织芯片（TMA）、类器官等），在单细胞分辨率上实现 RNA 和蛋白质在组织细胞原位精细的可视化展示和精准的定量分析。
CosMx™ SMI应用包括：
单细胞空间图谱：发现不同细胞类型，绘制其组织空间定位；
差异表达分析：基于空间背景的单细胞转录组差异表达分析；
解析细胞状态和细胞功能；
细胞邻域分析：组织微环境的空间表型；
细胞通讯：配体-受体相互作用；
转录本和蛋白的亚细胞定位；
生物标志物的发现和验证。
2．GeoMx® DSP 空间转录组
NanoString 致力于为任何规模、任何阶段的多领域研究提供全面的空间生物学解决方案。GeoMx® DSP 是空间全转录组领域的领先平台，主要针对由多细胞组成的功能单元、细胞亚群和特定组织结构等进行空间原位的全转录组或蛋白质组的表达谱分析。GeoMx® DSP 和 CosMx™ SMI 共同为空间生物学的新发现和新突破，提供着前所未有的先进科技力量！
内容审核：邹礼平
项目审核：朱卿
题图来源：图虫创意
参考文献
[1]. Li Z, Pai R, Gupta S, Currenti J, et al. Presence of onco-fetal neighborhoods in hepatocellular carcinoma is associated with relapse and response to immunotherapy. Nat Cancer. 2024 Jan;5(1):167-186. doi: 10.1038/s43018-023-00672-2.
[2]. Sharma A, Seow JJW, Dutertre CA, et al. Onco-fetal Reprogramming of Endothelial Cells Drives Immunosuppressive Macrophages in Hepatocellular Carcinoma. Cell. 2020 Oct 15;183(2):377-394.e21. doi: 10.1016/j.cell.2020.08.040.
[3]. 部分内容参考自：https://www.shsmu.edu.cn/sii/info/1020/3714.html.