肿瘤相关成纤维细胞(CAF)是肿瘤微环境中的一种多样化的细胞群，对肿瘤的演变和患者的预后有重要影响。为了定义CAF表型，研究人员分析了来自14名乳腺癌患者肿瘤的16,000多个间质细胞的单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据集，在此基础上定义并在功能上注释了9种CAF表型和一类周细胞。研究人员在另外四种癌症类型中验证了这种分类系统，并在匹配的乳腺癌样本上使用组织成像质谱流式（IMC）技术来确认在蛋白质水平上定义的CAF表型，并分析它们在肿瘤中的空间分布。这种CAF分类方案将允许比较不同研究中的CAF表型，促进对其功能作用的分析，并有可能指导未来新治疗策略的开发。
样本分组
scRNA-seq数据集（14例人类乳腺癌）+IMC（12个乳腺肿瘤样本）。
研究结果
1、乳腺癌成纤维细胞的分类
基于差异基因表达分析与基因集富集分析一起确定了10种具有独特基因表达谱的生物学可解释细胞类型（9种CAF类型和1个周细胞簇）；其次，查看了每位患者所有CAF类型和周细胞的比例。CAF类型为九种：基质CAFs (mCAFs)、炎性CAFs (iCAFs)、血管CAFs (vCAFs)、血管CAFs (vCAFs)、肿瘤样CAFs (tCAFs)、干扰素应答型CAFs (ifnCAFs)、抗原呈递CAFs (apCAFs)、网状样CAFs (rCAFs)、分裂CAFs (dCAFs)。
2、多种癌症类型中的成纤维细胞的异质性
为了验证研究的CAF分类方案是否独立于肿瘤类型，研究人员分析了四个公开可用的 scRNA-seq 数据集，分别来自非小细胞肺癌（NSCLC）、肠癌（Colon）、胰腺导管癌（PDAC）和头颈部鳞状细胞癌（HNSCC），涵盖了5723个癌症相关CAF的UAMP图。
研究人员使用了两步方法来识别集成数据集中的CAF类型并验证发现。首先对整合数据集的完整单细胞基因表达谱进行了无偏聚类，并确定了之前定义的所有CAF类型以及周细胞。所有CAF类型在所有癌症类型中都被检测到。
3、乳腺癌中CAF表型的空间分布
研究人员通过IMC技术（41个蛋白 panel 组合） 对12个乳腺肿瘤样本(通过scRNA-seq分析的14个患者样本中有12个匹配的组织样本)进行了染色，并检测了基质、肿瘤和免疫细胞。根据免疫荧光成像选择基质丰富的区域和三级淋巴结构(TLS)区域（ROI区域），然后用IMC分析这些选择的区域(每个患者7-13个，取决于可见TLS的数量)。经过单细胞分割，共鉴定出222,318个肿瘤细胞、104,767个免疫细胞和140,999个CAFs，以及29,635个内皮细胞和55,402个其他细胞。在IMC数据集中发现了大多数scRNA序列定义的CAF亚型，通过IMC验证了上述的CAF分类系统，且每种类型仅2-5个marker。如果要区分周细胞，还需增加3个marker。
4、邻域分析
邻域分析显示，iCAFs与vCAFs和内皮细胞都相邻。在CAF类型中，只有CD10/CD73 tCAFs和ifnCAFs在邻域分析中与肿瘤细胞表现出积极的相互作用，表明iCAFs与肿瘤接近。
总结
这项研究得出了以下结论：通过IMC，不仅展示了各种癌症相关CAF类型在乳腺肿瘤中的空间分布，还进一步验证了基于单细胞scRNA-seq的CAF分类系统的有效性。
【参考文献】Cords L, Tietscher S, Anzeneder T, Langwieder C, Rees M, de Souza N, Bodenmiller B. Cancer-associated fibroblast classification in single-cell and spatial proteomics data. Nat Commun. 2023 Jul 18;14(1):4294. doi: 10.1038/s41467-023-39762-1. PMID: 37463917; PMCID: PMC10354071.
