IF48+CosMx SMI新作 | 单细胞空间组学如何揭示了，不可成药靶点KRAS突变体的个性化治疗价值
文章题目：人类胰腺癌中特定KRAS突变体的不同临床结果和生物学特征
期刊：Cancer Cell IF：48.8
01 文章简介
胰腺导管腺癌（PDAC）的大多数患者在诊断时已处于局部晚期或转移阶段，只有约20%的患者可以手术切除，导致5年总生存率不足10%。诊断时的分期与手术切除后的总生存率相关，然而早期PDAC的生物学特征仍不清楚。KRAS、TP53、SMAD4和CDKN2A等驱动基因的突变与PDAC的生存率有关，其中KRAS突变具有异质性，并影响患者的临床预后。该研究分析了不同KRAS突变型的临床表现及其对患者预后的影响，发现KRASG12R突变与早期PDAC相关，并表现出更好的总体生存率。研究进一步通过SMI空间分子成像技术和RNA测序数据揭示了不同KRAS突变的生物学差异，尤其是KRASG12R在局部复发和生存率方面的特点。
02 研究思路
研究总览图
03 文章结论
1. 早期PDAC的独特临床特征
研究分析了1360名PDAC患者，其中397人为早期（I期）肿瘤，963人为晚期（II-III期）肿瘤。比较早期（stage I）和晚期（stage II-III）PDAC患者的总体生存（OS）差异，发现早期患者的中位生存期显著高于晚期患者。早期患者的中位无复发生存期（RFS）明显长于晚期患者，且早期患者的5年内累积复发率（CIF）及远处转移率显著低于晚期患者。比较了早期和晚期患者的病理学特征，发现晚期患者的肿瘤更大，更可能出现淋巴血管浸润、神经周围浸润、分化程度低和阳性切缘，说明晚期患者的肿瘤更具侵袭性。早期未接受新辅助治疗的患者总生存期最长（46个月），而晚期患者无论是否接受新辅助治疗，总生存期相似（26个月）。
早期胰腺腺癌的不同临床特征
2. 早期PDAC与特定的基因组特征相关，KRASG12R突变型PDAC具有明显的临床特征
通过基因组测序，有397名患者进行了癌症靶点突变综合分析（MSK-IMPACT）。研究结果表明，KRAS、TP53、CDKN2A和SMAD4等驱动基因的突变在PDAC早期和晚期患者中没有显著差异，提示早期和晚期疾病在基因组上可能相似。随后分析了不同KRAS突变型在早期和晚期疾病中的分布情况。结果表明，KRASG12R突变在早期PDAC中显著富集。比较KRASG12D和KRASG12R之间的T分期（T-stage），结果显示，KRASG12R突变患者的AJCC总体分期显著偏向早期。KRASG12R突变的患者更常见于淋巴结阴性的情况。KRASG12R突变患者较少出现远处复发但局部复发率较高，而KRASG12D患者的总体生存和无复发生存预后最差。外部数据集分析验证了KRASG12R和KRASG12V突变患者的总体生存率显著优于KRASG12D患者。因此，肿瘤抑制基因突变数量对生存结果有显著影响，缺乏肿瘤抑制基因突变的患者生存期更长，而KRASG12R和KRASG12V突变及缺乏肿瘤抑制基因失活是改善生存的独立预测因素。
KRAS突变类型对PDAC患者临床特征、复发及生存预后的影响
3. 空间剖析确定了KRASG12R和KRASG12D PDAC之间的特异性差异
将20名患者的40个cores组合成两个组织芯片，用于SMI空间分析，分别检测了1K RNA panel和64蛋白 panel。PDAC样本在患者之间显示出相当大的异质性，包括大量的致密反应性间质、免疫浸润和炎症标志物等复杂的微环境特征。细胞类型分析表明KRASG12D和KRASG12R肿瘤的细胞类型组成高度相似。UMAP显示KRASG12R和KRASG12D在肿瘤部分的差异更大。随后进行了邻域分析，发现KRASG12D肿瘤邻域中T细胞丰富。比较了KRASG12R和KRASG12D肿瘤之间的蛋白标志物丰度，发现KRASG12R肿瘤富含细胞角蛋白、NF-kB (p65)和CD31，但缺乏波形蛋白和纤维连接蛋白及免疫细胞标志物。整体结果表明KRASG12D和KRASG12R肿瘤之间在分子和空间上存在差异。
PDAC的空间分析揭示了KRASG12D和KRASG12R之间的特异性差异
4. KRASG12R在人和小鼠PDAC中表现出较弱的恶性特征
随后选择了COMPASS试验中的前瞻性数据，观察到KRASG12R患者从切除时开始后总生存率提高。从同一组已切除患者的数据中，筛选出63例KRASG12D突变肿瘤和37例KRASG12R突变肿瘤的患者，这些患者的基因组信息与整体RNA测序数据相匹配。基因集富集分析（GSEA）显示，KRASG12R肿瘤中KRAS信号下调、NF-kB信号上调，而KRASG12D肿瘤中上皮-间质转化EMT、mTORC1信号传导和增殖特征E2F、G2M信号上调。利用LSL-KRASG12R和LSL-KRASG12D小鼠，产生了同时携带Kras突变和Trp53缺失的体外转化PDAC器官组织。KRASG12D和KRASG12R类器官的生长和增殖方面没有显著差异，但在迁移方面却表现出明显的差异。与在人体中观察到的EMT/KRAS信号的差异一致，且小鼠类器官的RNA-seq分析显示了与人类肿瘤相似的信号通路富集。将Krasmut和p53KO类器官原位移植在免疫健全的B6小鼠胰腺中，发现KRASG12R小鼠有更长的生存期，这支持了KRASG12R在小鼠模型中表现出更低的致瘤性，并重现了人类疾病中发现的生存结果差异。
KRASG12R在人和小鼠PDAC中表现出较弱的恶性特征
04 总结
本研究探讨了胰腺导管腺癌（PDAC）中KRAS突变类型对患者临床结果和分子特征的影响。研究发现KRASG12R突变与更好的生存率和不同的复发模式相关，而KRASG12D突变则与更差的预后相关。通过SMI空间分子成像分析发现，KRASG12R和KRASG12D突变肿瘤在微环境、炎症标志物、EMT特征上存在显著差异。进一步的基因集富集分析显示，KRASG12R与较低的EMT和增殖特征相关，而KRASG12D与更强的增殖和侵袭能力相关。小鼠模型实验验证了这些分子特征的差异，表明KRASG12R突变与较低的肿瘤迁移能力和更好的生存率相关。这些发现可能有助于开发针对不同KRAS突变类型的个性化治疗策略，提高PDAC患者的治疗效果和生存率。
