دمج النسخ المكاني والنسخ الخلوي المفرد يكشف عن تنوع الأورام والشبكات بين الخلايا في سرطان القولون والمستقيم

الملخص تُعد تقنية تسلسل الرنا الريبوزي الفردي (scRNA-seq) أداة قوية لدراسة البيئة الميكروية للورم (TME)، لكنها لا تحتفظ أو تزود بمعلومات مكانية حول تشكل الأنسجة والتفاعلات الخلوية. لفهم التفاعل بين مكونات خلوية متنوعة قريبة من بعضها في البيئة الميكروية للورم، أجرينا تسلسل الرنا الريبوزي الفردي مقرونًا بتحليل النسخ المكاني (ST) لتوصيف 41700 خلية من ثلاث أزواج من أورام القولون والمستقيم ونسج طبيعية ودم. كشفت تحليلات scRNA-seq المنفردة عن ثمانية مجموعات خلوية رئيسية، منها الخلايا البائية، والخلايا التائية، وحيدات النوى، خلايا NK، الخلايا الظهارية، الخلايا الليفية، خلايا البدين، الخلايا البطانية. بعد تحديد الخلايا الخبيثة من الخلايا الظهارية، رصدنا سبعة أنواع فرعية من الخلايا الخبيثة تعكس حالة متفاوتة في الورم، منها tumorCAV1، tumorATF3JUN | FOS، tumorZEB2، tumorVIM، tumorWSB1، tumorLXN، وtumorPGM1. عند نقل التصنيفات الخلوية التي حصلنا عليها من scRNA-seq إلى نقاط ST، وصفنا أربع مناطق في شريحة مجمدة من مرضى CRC، تشمل الورم، السدى، تسلل مناعي، ومناطق الظهارة القولونية. علاوة على ذلك، لاحظنا تفاعلات مكثفة بين الخلايا بين مناطق السدى والورم التي كانت متقاربة جدًا في الشريحة المجمدة. على وجه الخصوص، تم استنتاج أن زوجًا من الليجاندات والمستقبلات (C5AR1 و RPS19) يلعب أدوارًا رئيسية في حوار مناطق السدى والورم. بالنسبة لمنطقة الورم، تم التعرف على ميزة نموذجية من تعبير مرتفع لـ TMSB4X، والتي يمكن أن تكون علامة محتملة على CRC. وقد تبين أن منطقة السدى تتميز بتعبير مرتفع لـ VIM، مما يشير إلى أنها قد وفرت موطنًا سديًا في البيئة الميكروية للورم. بشكل عام، تكشف تحليلات الخلايا المفردة والمكانية في الدراسة عن تنوع الورم والتفاعلات الجزيئية في البيئة الميكروية لسرطان القولون والمستقيم، مما يوفر رؤى حول الآليات الكامنة وراء تطور CRC وقد يساهم في تطوير علاجات مضادة للسرطان تستهدف المكونات غير الورمية، مثل المصفوفة خارج الخلوية (ECM) في CRC. قد تسهل الجينات النموذجية التي حددناها تصنيفًا جديدًا لأنواع جزيئية فرعية من CRC.