Cancer Discovery | 对脑死亡个体的胰腺分析定义了胰腺癌前驱病变的早期转录组和微环境特征

撰文 | Qi

胰腺特别容易发生死后降解，且难以在人类未患病情况下从胰腺中取样，因而人们对该器官的了解是有限的。胰腺上皮内瘤变 (PanIN) 常见于老年人，但死后较长时间的热缺血导致对胰腺样本的保存不佳，从而限制了对尸检胰腺样本的分析。尽管已知胰腺癌以肿瘤周围纤维化增加、免疫细胞的累积为特征【1-3】，但健康人和病变早期阶段胰腺组织中的情况是怎样的，人们仍知之甚少。

为此，来自美国密歇根大学的Marina Pasca Di Magliano团队在Cancer Discovery杂志上发表了一篇题为 Analysis of donor pancreata defines the transcriptomic signature and microenvironment of early neoplastic lesions 的文章，他们从30名无已知胰腺疾病的脑死亡捐赠者处获得胰腺以避免热缺血，通过病理学分析发现大多数人存在与年龄无关的PanIN病变，结合多重免疫组化、scRNA-seq和空间转录组学，他们首次对成人胰腺和散发性PanIN病变的微环境进行表征，并将健康胰腺与胰腺癌和瘤周组织进行比较，观察到成纤维细胞不同的转录组学特征，且健康胰腺的PanIN上皮细胞与癌细胞表现非常相似，这些数据为抑制或促进肿瘤恶性进展的微环境和细胞内在因素提供了重要信息。

研究人员首先从30名无已知胰腺疾病的脑死亡捐赠者处获得胰腺（下图），其中18个样本存在PanINs。他们利用多重荧光免疫组化、scRNA-seq对PanIN微环境进行分析，发现PanIN被成纤维细胞、髓系细胞和T细胞（辅助性和细胞毒性）所包围，进一步将这些样本与已发表的胰腺癌数据集比较，观察到肿瘤样本中腺泡细胞和内皮细胞丢失，而巨噬细胞存在共有的炎症基因表达谱，相反，成纤维细胞在肿瘤中明显不同，如表达相对高水平ACTA2和FAP，以及独特表达CD55和LRRC15的一簇成纤维细胞几乎完全来自于肿瘤样本。此外，T细胞在PanINs中难以检测到，而在胰腺癌中很常见，且主要为Tregs亚群。

图1. 收集并处理脑死亡捐献者的胰腺流程示意图。

为了直接评估PanIN的基因表达模式，研究人员利用GeoMx Nanostring空间转录组学平台处理来自供体胰腺中的腺泡、导管、腺泡到导管化生（ADM）和PanIN，以及胰腺癌的肿瘤相关PanIN和低分化肿瘤样本，并将得到的数据与scRNA-seq结果相结合分析。有趣的是，虽然癌细胞、肿瘤相关PanIN和供体来源的PanINs之间存在差异，但在转录水平上具有高度的一致性，说明这些早期病变已经获得了许多癌细胞特征。

最后，基于上述数据对不同细胞特征基因的发现，作者分别构建了AQP1（ADM 特异性）、AQP3（正常导管特异性）和 CLDN18 以及 TFF1（PanIN特异性）的原位杂交探针以进一步确认它们是否可以准确识别相应的细胞类型。通过对从4个不同供体胰腺获得的切片进行免疫荧光染色，将E-钙黏蛋白作为上皮谱系标记，同时对p-ERK染色以评估腺泡细胞、ADM、正常导管和PanIN内正常胰腺中ERK的激活状态，结果显示CLDN18在PanIN中高表达，但也在ADM中呈阳性，AQP3仅对正常导管染色，而AQP1对ADM具有特异性，TFF1在PanIN中与CLDN18共表达。此外，PanIN病变表达高水平的p-ERK，而ADM区域也对p-ERK呈阳性。这些数据强调了上述特征基因在区分健康胰腺中正常导管、ADM和PanIN中的价值。

胰腺癌的发病率相对较低，但PanINs出现频率较高（本研究18/30检出率），然而却很少发生进一步的恶化，有可能是PanIN微环境对恶性转化起到抑制作用吗？这一猜想还需要在未来工作中验证。总的来说，确定抑制或促进PanIN进展为恶性肿瘤的分子机制对于早期诊断和制定治疗策略而言具有重要的临床意义。

原文链接：

https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-23-0013

制版人：十一

参考文献

1. Yu DY, Yu YD, Kim WB, Han HJ, Choi SB, Kim DS, et al. Clinical significance of pancreatic intraepithelial neoplasia in resectable pancreatic cancer on survivals. Ann Surg Treat Res 2018;94(5):247-53 doi 10.4174/astr.2018.94.5.247.

2. Matsuda Y, Furukawa T, Yachida S, Nishimura M, Seki A, Nonaka K, et al. The Prevalence and Clinicopathological Characteristics of High-Grade Pancreatic Intraepithelial Neoplasia: Autopsy Study Evaluating the Entire Pancreatic Parenchyma. Pancreas 2017;46(5):658-64 doi10.1097/MPA.0000000000000786.

3. Longnecker DS, Suriawinata AA. Incidence of Pancreatic Intraepithelial Neoplasia in an Autopsy Series. Pancreas 2022;51(4):305-9 doi 10.1097/MPA.0000000000002027.

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