單細胞空間組學揭示不可成藥靶點KRAS突變體的個性化治療價值
文章題目：人類胰腺癌中特定KRAS突變體的不同臨床結果和生物學特征
期刊：Cancer Cell IF：48.8
01 文章簡介
胰腺導管腺癌（PDAC）的大多數患者在診斷時已處于局部晚期或轉移階段，只有約20%的患者可以手術切除，導致5年總生存率不足10%。診斷時的分期與手術切除后的總生存率相關，然而早期PDAC的生物學特征仍不清楚。KRAS、TP53、SMAD4和CDKN2A等驅動基因的突變與PDAC的生存率有關，其中KRAS突變具有異質性，并影響患者的臨床預后。該研究分析了不同KRAS突變型的臨床表現及其對患者預后的影響，發現KRASG12R突變與早期PDAC相關，并表現出更好的總體生存率。研究進一步通過SMI空間分子成像技術和RNA測序數據揭示了不同KRAS突變的生物學差異，尤其是KRASG12R在局部復發和生存率方面的特點。
02 研究思路
研究總覽圖
03 文章結論
1. 早期PDAC的獨特臨床特征
研究分析了1360名PDAC患者，其中397人為早期（I期）腫瘤，963人為晚期（II-III期）腫瘤。比較早期（stage I）和晚期（stage II-III）PDAC患者的總體生存（OS）差異，發現早期患者的中位生存期顯著高于晚期患者。早期患者的中位無復發生存期（RFS）明顯長于晚期患者，且早期患者的5年內累積復發率（CIF）及遠處轉移率顯著低于晚期患者。比較了早期和晚期患者的病理學特征，發現晚期患者的腫瘤更大，更可能出現淋巴血管浸潤、神經周圍浸潤、分化程度低和陽性切緣，說明晚期患者的腫瘤更具侵襲性。早期未接受新輔助治療的患者總生存期最長（46個月），而晚期患者無論是否接受新輔助治療，總生存期相似（26個月）。
早期胰腺腺癌的不同臨床特征
2. 早期PDAC與特定的基因組特征相關，KRASG12R突變型PDAC具有明顯的臨床特征
通過基因組測序，有397名患者進行了癌癥靶點突變綜合分析（MSK-IMPACT）。研究結果表明，KRAS、TP53、CDKN2A和SMAD4等驅動基因的突變在PDAC早期和晚期患者中沒有顯著差異，提示早期和晚期疾病在基因組上可能相似。隨后分析了不同KRAS突變型在早期和晚期疾病中的分布情況。結果表明，KRASG12R突變在早期PDAC中顯著富集。比較KRASG12D和KRASG12R之間的T分期（T-stage），結果顯示，KRASG12R突變患者的AJCC總體分期顯著偏向早期。KRASG12R突變的患者更常見于淋巴結陰性的情況。KRASG12R突變患者較少出現遠處復發但局部復發率較高，而KRASG12D患者的總體生存和無復發生存預后最差。外部數據集分析驗證了KRASG12R和KRASG12V突變患者的總體生存率顯著優于KRASG12D患者。因此，腫瘤抑制基因突變數量對生存結果有顯著影響，缺乏腫瘤抑制基因突變的患者生存期更長，而KRASG12R和KRASG12V突變及缺乏腫瘤抑制基因失活是改善生存的獨立預測因素。
KRAS突變類型對PDAC患者臨床特征、復發及生存預后的影響
3. 空間剖析確定了KRASG12R和KRASG12D PDAC之間的特異性差異
將20名患者的40個cores組合成兩個組織芯片，用于SMI空間分析，分別檢測了1K RNA panel和64蛋白 panel。PDAC樣本在患者之間顯示出相當大的異質性，包括大量的致密反應性間質、免疫浸潤和炎癥標志物等復雜的微環境特征。細胞類型分析表明KRASG12D和KRASG12R腫瘤的細胞類型組成高度相似。UMAP顯示KRASG12R和KRASG12D在腫瘤部分的差異更大。隨后進行了鄰域分析，發現KRASG12D腫瘤鄰域中T細胞豐富。比較了KRASG12R和KRASG12D腫瘤之間的蛋白標志物豐度，發現KRASG12R腫瘤富含細胞角蛋白、NF-kB (p65)和CD31，但缺乏波形蛋白和纖維連接蛋白及免疫細胞標志物。整體結果表明KRASG12D和KRASG12R腫瘤之間在分子和空間上存在差異。
PDAC的空間分析揭示了KRASG12D和KRASG12R之間的特異性差異
4. KRASG12R在人和小鼠PDAC中表現出較弱的惡性特征
隨后選擇了COMPASS試驗中的前瞻性數據，觀察到KRASG12R患者從切除時開始后總生存率提高。從同一組已切除患者的數據中，篩選出63例KRASG12D突變腫瘤和37例KRASG12R突變腫瘤的患者，這些患者的基因組信息與整體RNA測序數據相匹配。基因集富集分析（GSEA）顯示，KRASG12R腫瘤中KRAS信號下調、NF-kB信號上調，而KRASG12D腫瘤中上皮-間質轉化EMT、mTORC1信號傳導和增殖特征E2F、G2M信號上調。利用LSL-KRASG12R和LSL-KRASG12D小鼠，產生了同時攜帶Kras突變和Trp53缺失的體外轉化PDAC器官組織。KRASG12D和KRASG12R類器官的生長和增殖方面沒有顯著差異，但在遷移方面卻表現出明顯的差異。與在人體中觀察到的EMT/KRAS信號的差異一致，且小鼠類器官的RNA-seq分析顯示了與人類腫瘤相似的信號通路富集。將Krasmut和p53KO類器官原位移植在免疫健全的B6小鼠胰腺中，發現KRASG12R小鼠有更長的生存期，這支持了KRASG12R在小鼠模型中表現出更低的致瘤性，并重現了人類疾病中發現的生存結果差異。
KRASG12R在人和小鼠PDAC中表現出較弱的惡性特征
04 總結
本研究探討了胰腺導管腺癌（PDAC）中KRAS突變類型對患者臨床結果和分子特征的影響。研究發現KRASG12R突變與更好的生存率和不同的復發模式相關，而KRASG12D突變則與更差的預后相關。通過SMI空間分子成像分析發現，KRASG12R和KRASG12D突變腫瘤在微環境、炎癥標志物、EMT特征上存在顯著差異。進一步的基因集富集分析顯示，KRASG12R與較低的EMT和增殖特征相關，而KRASG12D與更強的增殖和侵襲能力相關。小鼠模型實驗驗證了這些分子特征的差異，表明KRASG12R突變與較低的腫瘤遷移能力和更好的生存率相關。這些發現可能有助于開發針對不同KRAS突變類型的個性化治療策略，提高PDAC患者的治療效果和生存率。
