纽约——在上周美国癌症研究协会虚拟年会的第二部分，研究人员强调了国家癌症研究所癌症登月计划赞助下的几个项目，这些项目展示了大型肿瘤地图集在生成几种不同癌症的新信息方面的强大功能。
在周三的一次会议上，Sage Bionetworks的Justin Guinney谈到了人类肿瘤地图集网络，该网络最初成立于2018年，是由Moonshot计划资助的12个项目之一，旨在生成各种人类肿瘤的3D分子和空间地图集。重要的是，HTAN的项目旨在描述癌症的关键转变，从肿瘤起始到转移，以及对治疗的反应和抵抗。
HTAN包括10个研究中心，其中一半在开发癌症前地图集，一半在创建人类肿瘤地图集，以及一个数据协调中心。癌症前期项目和人类肿瘤图谱正处于试验阶段。
在AACR会议上，基尼首次提供了来自HTAN的数据，目前准备发布第一个完整的数据．Guinney说，为了描述癌症如何随时间变化，所有的HTAN中心都在使用分子分析技术，重点是单细胞和多重成像，因为这些技术为肿瘤及其微环境提供了一个精细的窗口。vwin德赢ac米兰合作
与2005年推出的“癌症基因组图谱”相比，“癌症基因组图谱”对每一种肿瘤类型分析数百个样本，对33种癌症进行分子特征分析，而“癌症基因组图谱”的重点是分析10种肿瘤类型的更少样本。TCGA还使用一组固定的大块组织分析方法并集中处理数据，而HTAN有一组开放的分析方法并逐个站点处理数据。
在他的演讲中，Guinney强调了两项使用HTAN数据的研究。在第一项研究中，来自纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员正在从19名患者的155098个细胞中提取单细胞rna测序数据，生成小细胞肺癌(SCLC)的单细胞图谱。
先前对SCLC的研究根据特定转录因子的差异表达将该疾病分为三种亚型:SCLC - a，由ASCL1的表达定义;sla - n，由NEUROD1的表达来定义;和sla - p，由POU2F3的表达所定义。然而，由于这些见解是使用散装组织分析技术获得的，研究人员想看看还能从更颗粒的单细胞分析或免疫微环境研究中收集到什么。
他们随后进行的研究发现了一种新的SCLC亚型，其肿瘤细胞群以PLCG2的高表达为特征。研究人员还发现，在SCLC亚型中重复出现的茎样和转移性特征与较差的生存率有关。
在周五的一次会议上，MSK胸部肿瘤科主任查尔斯·鲁丁(Charles Rudin)详细阐述了这个HTAN项目，并讨论了人类肿瘤的单细胞分析如何证实了一些理论，并产生了一些惊喜，包括被称为Cluster 22的新亚型。具体来说，PLCG2在簇22中的表达使研究人员怀疑这一特征是否可能是疾病的表型驱动因素。事实上，通过实验室的细胞系实验，他们发现提高PLCG2的表达与细胞迁移、侵袭和转移有关。研究人员分析了患者数据，也发现PLCG2的高表达与预后不良有关。
研究人员随后观察了癌细胞的相关微环境。SCLC免疫浸润的特征表明，与正常肺细胞相比，淋巴细胞中NK细胞富集，CD8效应T细胞数量显著增加。此外，Rudin说，SCLC的骨髓分数分析显示，与正常肺细胞相比，促纤维化巨噬细胞群显著增强。重要的是，这在簇22亚型中得到了丰富。
Guinney强调的第二个HTAN研究是对治疗的分子结构反应的系列测量临床试验，其中俄勒冈健康与科学大学的研究人员对单个乳腺癌患者使用了更广泛的分析。它有两个目标:了解耐药性的机制，然后告知患者下一步的治疗选择。
研究人员对患者样本进行了纵向多模态数据采集，包括DNA、外显子组和RNA测序。这些数据随后被传递给临床肿瘤委员会进行分析。根据Guinney的说法，纵向测试使肿瘤委员会能够跟踪患者42个月的癌症进展，并使用测序数据告知治疗过程的必要变化。
从DCIS到浸润性乳腺癌
在周五的一次会议上，几位研究人员展示了来自个别HTAN研究的数据，这些数据强调了人类肿瘤地图集在识别癌症进展和治疗耐药性驱动因素方面的价值。
斯坦福大学研究人员迈克尔·安杰洛讨论了他的团队在研究乳腺肿瘤基质结构和组成的进行性变化以及跟踪向浸润性乳腺癌过渡方面所做的努力。导管癌的长期目标原位安吉罗说，HTAN计划将利用肿瘤进展的预测计算模型集成多模态数据，识别从DCIS发展到侵袭性癌症的分子变化，测试进展到侵袭性疾病的预测因子，并对分子和成像数据进行空间映射和共定位。
研究人员从乳腺癌前图谱开始，该图谱由一系列组织微阵列组成，其中包含来自诊断为DCIS的患者的样本，并在存在侵入性乳腺癌样本时与患者的临床病程信息相匹配。病理学家随后审查了这些组织微阵列，并进行了多组学数据工作流程，以进一步注释乳腺癌的进展，包括组织学分析，基因组的增益和损失，转录组学，基因组拷贝数的改变，以及细胞组成和结构。
安吉洛说，研究人员随后将肿瘤微环境数字化。隔间注释和单细胞映射得到了38个组织图像，这些组织图像通过细胞分割和标记每种不同细胞类型的生物信息学管道进行了映射。组织隔室注释图也覆盖在这些图像上，以显示每个细胞在乳房中的位置。
使用这些地图，研究人员就能够问自己乳腺癌中的导管和间质室是如何进化的，哪些细胞倾向于共定位或相互避免，以及它们通常是在导管、血管或间质内或附近发现的。通过进一步分析，研究人员确定了两种表型特征来区分正常乳腺组织和复发性乳腺癌。安吉洛说，这两个集群在他们的代表上似乎是相互排斥的。
在DCIS中也有第三个富集的簇，特别是在导管巨噬细胞和间质肥大细胞中。
利用这些数据，研究人员训练了一个分类器程序来预测侵袭性癌症复发，并提出了一个可以预测进展风险的20个最重要特征的排名列表。该列表涉及14种不同的细胞群，主要以基质细胞和肌上皮细胞类型为主。安吉洛说，他们还发现空间特征是风险的关键决定因素。
绘制结肠癌的进展
同样在AACR会议上，范德比尔特- ingram癌症中心的Martha Shrubsole介绍了“登月计划”COLON MAP，这是一种人类结直肠癌前肿瘤图谱，已经确定了两种主要恶性肿瘤前亚类的不同分子特征。Shrubsole说，她和她的同事们有兴趣在人类结肠肿瘤中寻找干细胞以外的肿瘤发生起源的证据，并“探索这些肿瘤是否表现出不同的免疫色调和微环境。”
他们通过对散发性结肠腺瘤向结肠癌的进展进行3D建模，着手开发结直肠肿瘤转化中宿主和微环境的一体化单细胞图谱;单细胞RNA-seq鉴定细胞状态标记;空间剖面分析;多区域外显子组测序;生物膜分析。
他们的分析表明，腺瘤息肉细胞和锯齿状息肉细胞确实表现出不同的通路谱。例如，锯齿状细胞缺乏WNT通路激活，茎电位低，而腺瘤细胞有WNT通路激活，茎电位高。锯齿状细胞还激活了与损伤反应和化生相关的基因网络。
进一步的分析提供了锯齿状细胞非茎起源的证据，例如与分化细胞的共同系统发育，Shrubsole说。速度分析还表明，它们可能来自分化细胞，而不是干细胞。
然后，研究人员观察他们在息肉中发现的特征是否也存在于患者的癌症中。他们发现，具有高微卫星不稳定性(MSI-H)的结直肠癌似乎携带锯齿状息肉的化生特征，而微卫星稳定(MSS)的癌症与腺瘤特异性WNT亚型细胞相关。
然而，他们也发现，与锯齿状息肉相比，MSI-H结直肠癌细胞中的干细胞程序被重新激活。这与MSS结直肠癌不同，后者表现出缺乏茎和化生特征。MSI-H结直肠癌也显示出与局部免疫环境相关的干细胞样和化生细胞的异质性区域。
最终，Shrubsole说，传统的和锯齿状的肿瘤发生途径之间存在肿瘤本质上的差异，传统的腺瘤源于WNT的激活和相关的再生程序，锯齿状的息肉源于粘液化生对损伤的反应。常规腺瘤的起源可能是正常的干细胞，而锯齿状息肉可能是由吸收细胞发展而来。
该小组的下一步是通过使用生物膜样本来研究微生物暴露的作用，并在地图集中建立样本数量，以确认早期的发现。
最后，布罗德研究所细胞回路项目的联合主任Nir Hacohen介绍了他的小组在错配修复缺陷(MMRd)和MMRp (MMRp)大肠癌方面的工作，这两种结肠癌代表了两种免疫状态。MMRd肿瘤通常具有较高的肿瘤突变负担(TMB)，并且比MMRp肿瘤更有可能对免疫治疗反应良好。与此同时，约85%的结直肠癌患者患有MMRp肿瘤，已知其TMB低，通常对免疫治疗无反应。
Hacohen和他的同事旨在确定MMRd和MMRp肿瘤在免疫细胞组成和组织上的差异，并研究恶性、免疫和基质细胞如何组织成功能单位，形成肿瘤微环境。
他们首先对62名原发性、未经治疗的MMRd和MMRp结直肠癌患者的约40万个细胞进行scRNAseq检测，发现有7个细胞系组织在88个簇中。Hacohen说，MMRd细胞和MMRp细胞之间的主要免疫成分差异在于前者主要由CXCL 13阳性T细胞和活化的γ - δ样T细胞组成，而后者主要由il17阳性T细胞组成。数据还表明MMRd CXCL13细胞具有肿瘤特异性。
研究人员还发现，基于患者标本中程序活动的共变，多细胞相互作用网络。在MMRd中有7个这样的中心，在MMRp中有9个这样的中心。例如，其中一个中枢是一个细胞相互作用网络，它在人类MMRd和MMRp癌细胞中驱动炎症，但在正常的结肠细胞中不存在。另一个中心提供MMRd癌细胞的假定抗肿瘤免疫。
总之，Harcohen说，免疫中枢是免疫反应的一个功能单元。研究人员发现了不同类型的中枢，如抗肿瘤免疫、炎症、组织修复和生长。他们还发现了不同状态的中心，比如那些具有上下文依赖特征的中心，以及那些存在于不同时间阶段的中心。
Harcohen指出，这些中心可能有助于组织研究人员对结直肠癌的知识，并有助于在患者特定的肿瘤环境中识别相似的模式。