研究背景

胃癌是全球第五大常見惡性腫瘤和第三大癌癥相關(guān)死亡原因。腸上皮化生（IM）被公認(rèn)為早期胃癌（EGC）的關(guān)鍵癌前病變，是良性向惡性轉(zhuǎn)化的核心轉(zhuǎn)折點。盡管對癌前病變的組織病理學(xué)特征和分子機(jī)制已有較多研究，但臨床仍缺乏有效的預(yù)防或逆轉(zhuǎn)策略。既往胃癌多組學(xué)研究多采用正常胃黏膜、IM或晚期原發(fā)/轉(zhuǎn)移性胃癌樣本。

EGC的啟動源于易被背景炎癥或化生掩蓋的細(xì)微分子改變。現(xiàn)有研究多通過整合不同時空來源的病理階段樣本來重構(gòu)癌變過程，但這種跨樣本方法存在較大個體間變異，阻礙了對EGC連續(xù)演進(jìn)圖譜的構(gòu)建，且缺乏能捕獲同一患者從癌前病變到惡性腫瘤連續(xù)演進(jìn)的高質(zhì)量空間分辨臨床樣本。因此，調(diào)控正常胃上皮向惡性轉(zhuǎn)化的分子與空間動態(tài)機(jī)制仍不明確，是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。

研究設(shè)計

研究采用人工智能（AI）輔助的單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）和空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術(shù)，分析了9例EGC患者的內(nèi)鏡黏膜下剝離術(shù)（ESD）標(biāo)本。這些ESD標(biāo)本在同一患者體內(nèi)涵蓋了從正常黏膜、IM、瘤周界面到腫瘤核心的空間連續(xù)區(qū)域。將鄰近腫瘤且與IM區(qū)域存在潛在演化關(guān)聯(lián)的過渡區(qū)定義為PMC_P區(qū)域。

研究結(jié)果

一、ESD標(biāo)本中EGC的時空圖譜

為明確異質(zhì)細(xì)胞群體，分析4例患者相鄰位點匹配區(qū)域的scRNA序列譜，得到16,839個細(xì)胞，從EGC腫瘤微環(huán)境中識別出12種細(xì)胞類型，免疫熒光驗證了其在EGC發(fā)生發(fā)展過程中的異質(zhì)性浸潤。對8例患者的20,063個ST斑點（每個斑點直徑55μm，含8-20個細(xì)胞）測序分析。結(jié)合AI模型stMVC，觀察從正常組織到癌變的軌跡。所有細(xì)胞類型在患者的正常組織（N）、IM及腫瘤組織（T）區(qū)域中均有分布，但浸潤程度在不同區(qū)域間差異顯著，提示這些細(xì)胞在EGC進(jìn)展的不同階段發(fā)揮不同作用。

二、EGC進(jìn)展中的上皮細(xì)胞亞型

對10,474個上皮細(xì)胞進(jìn)行亞聚類分析，識別出9種不同亞型，其中大多數(shù)以已知標(biāo)記為特征。這些亞型包括胃竇基底腺黏液細(xì)胞（GMC）、胃小凹黏液細(xì)胞1型（PMC_1）、腸內(nèi)分泌細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、增殖細(xì)胞（PC）、癌細(xì)胞、化生樣干細(xì)胞以及胃小凹黏液細(xì)胞2型（PMC_2）。每種亞型均與特定功能通路相關(guān)。

為探究不同上皮亞型是否存在顯著遺傳變異，分析了9種細(xì)胞類型的大規(guī)模染色體拷貝數(shù)變異（CNVs）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：PMC_2的CNV水平顯著高于PMC_1，提示其與癌癥關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)；GMC和腸內(nèi)分泌細(xì)胞的CNV水平低于癌細(xì)胞和MSC，與其在不同病理區(qū)域的空間分布一致——GMC和腸內(nèi)分泌細(xì)胞主要位于正常組織區(qū)域，癌細(xì)胞和MSC分布于癌組織區(qū)域。值得注意的是，IM和T區(qū)域的異質(zhì)性均高于正常組織，且IM區(qū)域的上皮亞型比例與腫瘤組織更接近。用DPT算法估算9種細(xì)胞類型的擬時序軌跡，分析顯示存在三條分支譜系：PMC_1→PMC_2→癌細(xì)胞、PC→癌細(xì)胞、化生性干細(xì)胞樣細(xì)胞（MSC）→癌細(xì)胞。

三、PMC_P——EGC啟動期間的臨界點狀態(tài)

利用stMVC從三種上皮區(qū)域（N、IM和T）的空間結(jié)構(gòu)域中識別出與EGC進(jìn)展相關(guān)的6類區(qū)域，包括：正常、GMC_P、IM、PMC_P、Pro_T和腫瘤，均有不同的基因表達(dá)譜。PMC_P與GMC_P為癌前狀態(tài)。

研究采用多種方法闡明了PMC_P在驅(qū)動EGC中的潛在作用：PMC_P細(xì)胞過表達(dá)COL3A1、SLC5A5、AKR1B10等已報道的胃癌相關(guān)基因；PMC_P中7個代表性“致癌起始”基因的平均表達(dá)水平與較短的總體生存期顯著相關(guān)（TCGA驗證，p=0.023）；PMC_P細(xì)胞參與關(guān)鍵的致癌信號級聯(lián)反應(yīng)，包括凋亡、EMT、JAK-STAT及MAPK通路；PMC_2細(xì)胞在PMC_P區(qū)域富集，ST數(shù)據(jù)與臨床樣本均驗證其基因特征在PMC_P區(qū)域顯著上調(diào)；PMC_P區(qū)域高表達(dá)免疫檢查點分子（PDCD1、CD274/PD-L1）、免疫抑制酶（IDO1）、髓系細(xì)胞標(biāo)志物（CD33），且免疫抑制性細(xì)胞比例顯著高于其他區(qū)域。

綜上，PMC_2是連接腸化生與腫瘤的關(guān)鍵過渡性上皮群體，而PMC_P作為重要的癌前生態(tài)位，以免疫抑制微環(huán)境為特征，驅(qū)動EGC的發(fā)生。

四、PMC_P區(qū)域中EGFR/ERBB2-AREG及NAMPT-ITGA5/ITGB1介導(dǎo)PMC_2-巨噬細(xì)胞/成纖維細(xì)胞超激活

為研究潛在的細(xì)胞間通信（CCC）機(jī)制，研究分析了PMC_P與其他5組上皮細(xì)胞的基因差異。通過Gini指數(shù)篩選出多種特異性高表達(dá)于PMC_P的分泌蛋白候選分子，包括AREG、IL1B、NAMPT、KLK7及IGFBP3（Gini指數(shù)>0.25）。CellChat軟件與stKeep分析均證實，AREG→EGFR/ERBB2和NAMPT→ITGA5/ITGB1是PMC_P中驅(qū)動細(xì)胞相互作用的配體-受體對（LRPs）。mIHC分析確認(rèn)其在PMC_P區(qū)域高表達(dá)，并在臨床標(biāo)本中得到驗證。為明確上述LRPs的作用細(xì)胞類型，對scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行CellChat分析。結(jié)果顯示：AREG-EGFR/ERBB2軸主要介導(dǎo)髓系細(xì)胞/NKT細(xì)胞與PMC_2/GMC間的交互，NAMPT-ITGA5/ITGB1軸連接PMC_2與基質(zhì)細(xì)胞。

髓系亞群分析顯示，巨噬細(xì)胞是PMC_P區(qū)域主要的髓系細(xì)胞群，與AREG表達(dá)顯著相關(guān)。人群富集分析揭示，從IM到PMC_P，PMC_2比例逐漸升高，同時成纖維細(xì)胞與巨噬細(xì)胞自PMC_P向T區(qū)域顯著浸潤。表明了PMC_2、巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間相互作用在驅(qū)動EGC啟動中的關(guān)鍵作用。

五、AREG/NAMPT促進(jìn)癌前細(xì)胞系和類器官惡性轉(zhuǎn)化

本研究成功構(gòu)建了源自胃癌前病變（Pre-EGC）的原代細(xì)胞系及相應(yīng)類器官模型。將巨噬細(xì)胞極化為M1和M2表型后，M1分泌的AREG水平更高。與M1巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的癌前細(xì)胞增殖分析顯示，AREG以劑量依賴方式顯著促進(jìn)Pre-EGC細(xì)胞增殖，200ng/ml時效應(yīng)最顯著。

在Pre-EGC的條件培養(yǎng)基中檢測到NAMPT分泌。為進(jìn)一步探討NAMPT的功能作用，該研究建立了Pre-EGC和成纖維細(xì)胞的共培養(yǎng)體系，發(fā)現(xiàn)：NAMPT以劑量依賴方式促進(jìn)Pre-EGC增殖，100ng/ml時效應(yīng)顯著；成纖維細(xì)胞表面受體ITGA5/ITGB1的表達(dá)隨NAMPT濃度升高而上調(diào)，25ng/ml和50ng/ml時顯著；NAMPT處理顯著增強(qiáng)CAF標(biāo)志物（FAP、Fibronectin、α-SMA、VIM）的熒光強(qiáng)度，提示其驅(qū)動成纖維細(xì)胞活化并促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)化；不同濃度NAMPT可特異性上調(diào)COL3A1、PD-L1、AKR1B10等癌前基因。類器官模型重現(xiàn)相似趨勢。200ng/ml AREG與100ng/ml NAMPT分別顯著提升類器官活力，200ng/ml AREG處理組中直徑＞100μm的類器官比例顯著增加。免疫熒光顯示NAMPT處理引起E-cadherin表達(dá)下降，提示EMT進(jìn)程激活。

綜上，AREG與NAMPT在促進(jìn)細(xì)胞增殖、調(diào)控基因表達(dá)、驅(qū)動表型改變、促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

六、抗NAMPT/AREG治療在EGC預(yù)防中的評估

研究利用轉(zhuǎn)基因CEA-SV40小鼠模型研究靶向AREG和NAMPT在EGC進(jìn)展中的治療效果。通過抗AREG抗體與NAMPT抑制劑FK866單藥或聯(lián)合治療，持續(xù)兩周，7周后處死小鼠。對胃組織病理分析顯示，野生型（WT）、CEA-SV40未治療組、抗AREG組、FK866組及抗AREG+FK866聯(lián)合組的癌變率分別為16.7%、100%、66.7%、50%和50%。

分子分析顯示，各組PD-L1、pSTAT1、pp38、pp65及“起始促進(jìn)”基因表達(dá)存在差異。FK866（NAMPT抑制劑）可抑制PD-L1在PMC_P和Pro_T組織中的高表達(dá)。在Pre-EGC細(xì)胞、Pre-EGC+200ng/mL AREG處理組以及Pre-EGC+100ng/mL NAMPT處理的成纖維細(xì)胞中，經(jīng)72小時干預(yù)后，PD-L1、STAT、p-STAT1、p38、p-p38、p65和p-p65表達(dá)均上調(diào)，與體內(nèi)實驗結(jié)果一致。

因此，抗AREG與FK866治療可抑制EGC發(fā)生發(fā)展的分子驅(qū)動因素，有望成為胃黏膜癌前病變的治療策略。

研究結(jié)論

本研究首次系統(tǒng)解析了從正常黏膜、IM到EGC的連續(xù)演替過程，并識別出具有關(guān)鍵意義的癌前轉(zhuǎn)折點——PMC_P區(qū)域，及關(guān)鍵介導(dǎo)細(xì)胞PMC_2。PMC_P區(qū)域通過AREG–EGFR/ERBB2（招募并活化巨噬細(xì)胞）和NAMPT–ITGA5/ITGB1（活化成纖維細(xì)胞）雙信號軸，協(xié)同激活NF-κB、MAPK、JAK-STAT等致癌通路，并上調(diào)PD-L1調(diào)節(jié)免疫抑制微環(huán)境，從而驅(qū)動惡性轉(zhuǎn)化。21例臨床樣本驗證了AREG和NAMPT在癌前階段的高表達(dá)。NAMPT抑制劑FK866可抑制EGC的發(fā)展。未來需進(jìn)一步整合PMC_P、Pro_T與經(jīng)典GMC_P致癌途徑，構(gòu)建更完整的EGC演進(jìn)全景圖譜，為胃癌的早期攔截與精準(zhǔn)防治提供理論支撐和轉(zhuǎn)化路徑。

參考文獻(xiàn)：

Gao P, Zuo C, Yuan W, et al. Spatiotemporal multi-omics analysis uncovers NAD-dependent immunosuppressive niche triggering early gastric cancer. Signal Transduct Target Ther. 2025 Sep 22;10(1):313.

審批編號：CN-173652

有效期至：2026/12/2

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撰寫：Amaia

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