芯空一号快讯｜GeoMx DSP 570蛋白联合PCF空间蛋白解析肿瘤微环境

面对高度异质的肿瘤微环境，仅检测少量靶标往往难以发现新的分子线索，而单一技术也难以同时兼顾检测通量与细胞分辨率。GeoMx DSP依托570 IPA及1200+ DPA等高通量空间蛋白panel，可在特定组织区域内系统筛选疾病相关蛋白、异常通路及候选标志物。其中，1200+ DPA是目前商业化空间蛋白检测中通量最高的方案。进一步联合PCF单细胞空间蛋白技术，可将高通量筛选出的候选分子定位至具体细胞群体，解析其空间分布及微环境组成，形成区域高通量发现到单细胞精细验证的完整研究路径。

空间多组学联合解析HNSCC肿瘤微环境

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）是一类具有高度异质性的恶性肿瘤。尽管手术、放疗、化疗以及免疫治疗等治疗策略不断发展，部分患者仍会出现疾病复发或治疗抵抗，患者预后存在较大差异。一项发表于npj Precision Oncology的研究对84例黏膜型HNSCC组织样本开展空间多组学分析，系统解析肿瘤微环境特征与患者生存结局之间的关联。

研究首先利用GeoMx DSP平台开展空间蛋白组学和空间转录组学检测。其中，Immuno-Oncology Proteome Atlas（IPA）检测570个免疫相关蛋白，Whole Transcriptome Atlas（WTA）检测超过18,000个mRNA靶点，并分别对肿瘤区域（tumour）和间质区域（stroma）的空间分子特征进行分析。

此外，研究进一步利用PhenoCycler-Fusion（PCF）技术，在连续组织切片上基于46个蛋白marker开展单细胞空间蛋白分析，对空间组学发现进行独立验证。

空间多组学技术路线

文章主要结论

1.空间蛋白组学揭示与患者预后相关的关键蛋白特征

DSP空间蛋白组学数据结果显示，不同空间区域之间存在明显蛋白表达差异，提示组织空间位置是影响肿瘤微环境分子特征的重要因素。随后，研究结合患者临床随访数据，评估不同蛋白表达水平与疾病结局之间的关系。发现在肿瘤区域中，CD3e高表达与更好的DFS（疾病无进展生存期）相关；在间质区域中，IFN-γ表达水平与DFS相关，而PARP1表达与OS（总体生存期）相关。此外，CD44、CXCR5等蛋白也被发现与患者生存结局存在关联，提示空间蛋白组学能够从复杂的肿瘤微环境中筛选与患者预后相关的分子特征。

图1 空间蛋白组学筛选HNSCC中与患者生存相关的蛋白特征

2.空间转录组进一步解析肿瘤微环境中的分子变化与功能通路

在空间蛋白分析基础上，研究进一步利用WTA开展空间转录组分析，并对不同生存结局患者进行差异表达分析和通路富集分析。结果显示，低生存患者肿瘤区域中存在缺氧、糖酵解以及凋亡相关通路增强，而良好生存患者则表现出KRAS signaling等通路变化。此外，研究进一步比较RNA和蛋白层面的差异结果，发现部分基质相关分子如FN1、SPP1、ACTA2、COL1A1以及ITGA5在空间区域中呈现一致变化，提示空间多组学联合分析能够从不同分子层面揭示肿瘤微环境特征。

图2 空间转录组与蛋白组联合解析预后相关分子特征

3.PCF单细胞空间蛋白验证关键分子特征并解析肿瘤微环境组成

研究进一步利PCF技术对空间蛋白组学筛选出的关键蛋白marker进行独立验证，包括CD34和CD44等与患者预后相关的蛋白特征。随后研究进一步分析了肿瘤微环境中不同细胞群体的组成特征及其与患者生存结局的关系。结果显示在肿瘤区域中，浆细胞（plasma cells）和肥大细胞（mast cells）比例升高与更好的疾病结局相关，而淋巴血管相关细胞（lymphovascular cells）比例升高则与较差预后相关。

图3 空间蛋白组学揭示CD44和CD34空间表达特征及其预后价值

本研究构建了一套空间多组学联合分析策略，通过GeoMx DSP空间蛋白组学和空间转录组学对HNSCC肿瘤微环境进行系统解析，并利用PCF单细胞空间蛋白技术对关键蛋白marker进行独立验证。研究发现，肿瘤区域与间质区域具有不同的分子特征，CD3e、IFN-γ、PARP1、CD44等蛋白表达模式以及不同细胞群体组成与患者生存结局相关。

该研究表明，空间多组学技术能够从分子表达、功能通路和细胞组成等多个维度解析肿瘤微环境异质性，为筛选潜在预后相关分子特征、理解疾病进展机制提供了新的研究策略。目前，中心已建立GeoMx DSP与PCF双平台，可围绕肿瘤微环境解析、空间蛋白标志物筛选及后续验证研究，为科研用户提供从高通量发现到单细胞空间验证的一体化技术支持服务！