空间多位点测序为肝癌异质性评估和患者免疫分型提供新思路

近日，上海交通大学医学院附属仁济医院肝脏外科/肝移植中心杭化莲团队和上海市肿瘤研究所王存团队合作在《Genome Medicine》和《Signal Transduction and Targeted Therapy》上发表系列研究论文，提出评估肝癌瘤内异质性的新方法，同时也为解决单位点采样导致的异质性偏倚提供潜在解决方案。

肿瘤异质性是恶性肿瘤的重要特征之一，其包含了肿瘤细胞来源的异质性以及肿瘤微环境的异质性。肿瘤异质性是患者不良预后以及治疗抵抗的重要因素。因此，对患者瘤内异质性程度进行准确评估具有重要的临床意义。此外，瘤内异质性的存在还会影响基于单位点采样判断患者分型的可靠性。单位点采样情况下瘤内异质性造成的患者评估偏倚仍是目前临床亟待解决的关键科学问题。

既往研究在进行肿瘤多位点采样时一般无法精准记录采样位点的空间坐标，因此，采样位点的空间位置对瘤内异质性评估所造成的影响往往会被忽视。为了解决这一问题，作者设计了一种新的采样方法SLS（spatial localization sampling），通过联合运用辅助工具与图像分析软件，获得了所有采样位点精确的二维空间坐标。研究团队随后对采样得到的样本进行了转录组和外显子测序。通过联合分析空间数据和分子数据，研究团队证明瘤内的转录组和基因组水平的异质性都会受到采样位点空间位置的影响。在此基础上，研究团队提出了一个新的患者瘤内异质性的评估指标，即标准化的异质性分数（normalized diversity score），其通过对采样点空间位置的矫正，可以在一定程度上排除采样偏倚对异质性评估带来的影响。

当前大多数用于肝癌预后风险评估的模型都是基于单区域采样队列开发，这些风险评估模型在开发时未完全考虑瘤内异质性这一重要因素，因此很容易受采样偏倚的影响，从而导致其准确性受到较大限制。为解决这一问题，研究团队设计了衡量基因水平（gene-wise）异质性的指标IHS （integrated heterogeneity score )，并基于此开发用于肝癌患者风险评估的模型LHRS（low-heterogeneity risk stratification )。与先前发表的多个肝癌风险评估模型相比，LHRS不仅可以更准确地预测肝癌患者的预后，还可以克服瘤内异质性所带来的影响。

此外，对肝癌患者进行免疫状态的评估同样具有重要的临床意义。此前，有研究指明了一个基于20个基因的基因集，可将肝癌患者分为炎性（inflamed）或非炎性（non-inflamed）亚型，而炎性亚型的肝癌患者更有可能对免疫治疗响应。本研究通过将该基因集应用于多区域采样队列，证明了其易受瘤内异质性偏倚的影响从而无法提供准确的免疫评估结果。为此，研究人员在IHS基础上开发了一个新的基于29个基因的基因集，并证明其在区分炎性（inflamed）或非炎性（non-inflamed）患者亚型具有较高的准确性和稳定性。

仁济医院肝脏外科学科带头人夏强和肝脏外科主任医师杭化莲、上海市肿瘤研究所覃文新研究员和王存研究员及仁济医院生物样本库主任康晓楠共同指导该研究，上海市肿瘤研究所博士研究生杨晨、硕士研究生张琳梦以及肝脏外科硕士研究生张森权等分别为这两项研究的第一作者。该工作得到国家自然科学基金面上项目、上海市教育委员会高峰高原学科建设计划及上海交通大学医工交叉“重点项目”资助完成。