DSP空間多組學技術助力解析結直腸癌進展發掘臨床生物標志物

對不同區域轉錄組展開深入分析，篩選出多個在不同組織區域間表達差異顯著的基因，推測這些基因可能是早期 CRC 的理想生物標志物。下一步通過 IHC 驗證這些差異基因的表達變化是否與蛋白質豐度變化相符，以確認所選候選生物標志物（差異蛋白）可作為臨床生物標志物。

（2）CRC 腫瘤發生過程中上皮細胞和基質細胞富集不同生物學過程
利用 Wiki Pathways database 進行富集分析，篩選出 7 個與不同程度惡性轉化相關的通路簇（C1-C7）。上皮細胞以富集 C1、C2、C4 中的通路為主，涉及增殖、DNA 損傷修復及代謝等生物學過程；C3 中的通路在上下皮細胞與基質細胞中均富集，與腫瘤進展具有相關性；基質細胞主要富集 C5、C6、C7 中的通路，關聯免疫抑制等惡性腫瘤發展生物學過程。說明腫瘤發生存在顯著轉錄組改變，且有惡性腫瘤相關生物學過程，這些過程特異性富集于腫瘤上皮或基質細胞。

（3）結直腸癌進展過程中的免疫變化，與 CD47-SIRPα 軸信號上調有關
經富集分析篩選出大量免疫相關通路，接下來重點分析不同組織學區域間腫瘤（免疫）微環境的差異。利用免疫細胞反卷積算法計算各 ROI 內特定細胞亞群的相對豐度，結果表明從正常組織到癌組織，免疫細胞相對豐度呈下降趨勢，成纖維細胞、內皮細胞和巨噬細胞的相對豐度則升高。為更全面表征免疫微環境，進一步實施 WikiPathways 通路富集分析與差異基因分析，發現惡性轉化早期存在炎癥反應，CRC 發生時先天免疫反應被激活；同時，CD276（B7-H3）和 SIRPA（SIRPα）在高級別增生區域與癌區域的基質中表達增加。

接下來借助 IHC 對差異基因 CD276、SIRPA 進行蛋白層面驗證，結果顯示從正常結直腸組織到癌組織，CD47 和 SIRPα 的表達呈逐步上升趨勢，說明結直腸癌的發生發展與 CD47-SIRPα 軸信號上調有關。

（4）巨噬細胞亞型在從正常組織到癌癥的進展過程發生轉變
為更精準表征免疫微環境的改變，運用成像質譜流式（IMC）技術檢測，發現從正常結直腸組織到癌組織，特定巨噬細胞群（CD68、CD163、HLA-DR、CD204）的相對豐度有顯著變化。為明確巨噬細胞亞型，研究者采用前人已發表的單細胞數據集開展分析，結果顯示從正常結腸組織到發育異常再到腫瘤轉變過程中，髓系細胞浸潤增多，巨噬細胞發生從促炎癥性 HLA-DR+ CD204 + 亞型向 HLA-DR-CD204 + 免疫抑制亞型的轉變。

3、結論
該研究聯合 DSP 空間組學、IMC 和單細胞數據分析技術，從空間生物學角度深入剖析 CRC 惡性轉化過程中的轉錄組與免疫學變化，不僅揭示了 CRC 發病和進展的生物學機制，還確定了與疾病進展密切關聯的生物標志物，以及有望應用于臨床免疫治療的潛在靶標 CD47-SIRPα。