Multi-dimensional omics integrated machine learning framework identifies macrophage-fibroblast-tumor co-infiltration patterns to predict prognosis in gastric cancer
研究背景
胃癌(GC)高度异质,发生腹膜转移(GCPM)时治疗难、预后差。传统治疗因腹膜转移灶基质纤维化和肿瘤微环境(TME)免疫抑制而疗效有限。本研究聚焦GC中特定空间细胞共浸润模式及其预后价值、分子机制,并构建模型精准预测预后。
方法速览
研究整合单细胞转录组学、空间转录组学、多重免疫荧光和深度学习等技术。用ESTIMATE算法评估基质和免疫评分,Masson染色验证纤维化;空间转录组识别MFM共浸润模式,CellTrek算法整合数据揭示细胞共定位;NicheNet和COMMOT算法分析信号通路;基于H&E染色图像和转录组数据训练深度学习模型。
主要发现
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MFM共浸润模式与预后:通过空间转录组分析识别出MFM模式,在GC原发灶和转移灶均存在。该模式中巨噬细胞和成纤维细胞围绕肿瘤细胞,阻碍CD8⁺ T细胞浸润。MFM模式高浸润患者生存期更短、肿瘤分期更高。
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核心细胞组成:单细胞分析显示,ACTA2⁺ myCAFs在腹膜转移灶占比高,与不良预后相关,参与肌生成等通路;DAB2⁺ TAMs在原发和转移灶富集,具M2型极化特征,是巨噬细胞分化终点,与免疫检查点分子正相关。
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细胞共定位与功能协同:ACTA2⁺ myCAFs和DAB2⁺ TAMs在GC组织中空间共定位,共浸润水平与不良预后相关,ACTA2⁺ myCAFs高浸润激活肿瘤侵袭和免疫逃逸通路。
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信号轴调控作用:PLAU - PLAUR信号轴在MFM模式形成和维持中起核心调控作用,外源性PLAU处理增强GC细胞增殖等能力。
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深度学习模型:开发的Gastric - Discovery模型从H&E染色切片识别MFM模式,分类性能优异,泛化能力好。
总结展望
本研究首次揭示GC中MFM共浸润模式作用,开发深度学习识别工具,为GC精准分层和个体化治疗提供新思路。但PLAU - PLAUR信号轴机制、模型泛化能力及MFM模式在不同亚型中的异质性和治疗反应影响仍待深入研究。
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