正文
之前在体外小鼠模型中，作者观察到NK细胞在暴露于恶性乳腺上皮细胞后可以被“重编程”，以促进肿瘤的生长。为确定这一发现的人类意义，根据之前实验，将原始签名转换为人类类似物，并将其应用于NK细胞子集。发现重编程的NK细胞与NK-1子集最相似，进一步的差异表达分析发现,NR4A家族、FOS、JUN和DUSP1是最差异表达的基因,与NK-1的上调基因一致,表明NK-1与rNK最相似。并且在患者样本中观察到，与亚型无关，rNK细胞的较高表达与年龄较大相关（R = 0.33，p < 0.01），rNK细胞特征的表达增加与较差的总生存期相关（p < 0.05），个体乳腺肿瘤具有不同程度的癌上皮细胞异质性，观察到NK细胞异质性与乳腺癌的某些临床亚型相关。
图1原发性乳腺癌的整合scRNA-seq数据集确定了乳腺癌中的6个NK细胞亚群
2、个体乳腺肿瘤具有不同程度的癌上皮细胞异质性
通过以上分析，作者观察到NK细胞异质性与乳腺癌临床亚型相关。因此作利用这一资源以进一步了解乳腺TME和癌症上皮内临床相关的异质性。在单细胞分辨率下，作者量化了肿瘤中单基因表达(即ERBB2和TACSTD2)的异质性，发现所有乳腺癌亚型的大多数样本都表达ERBB2和TACSTD2,这与之前的研究报道一致。
为探究哪些临床相关的靶基因与ERBB2和TACSTD2表达相关,作者分析发现PIK3CA、ERBB3和FGFR在ERBB2Hi细胞中的表达最高。相比之下，TACSTD2和CD274在ERBB2Med细胞中的表达水平最高，而在ERBB2Hi细胞中的表达水平明显较低。通过分析与TACSTD2相关的靶基因，发现EGFR、CDK和NTRK在TACSTD2Hi细胞中的表达升高。此外，TACSTD2Med细胞高度表达NECTIN2,这是一种与TIGIT相关的配体,暗示了抗TROP2疗法和免疫检查点抑制的潜在协同作用。进一步的差异基因表达分析显示,CEACAM6、DUSP6和ITGB6在ERBB2Med细胞中上调,这与先前报道的它们在HER2+癌细胞中的表达一致;KRT14和KRT17在TACSTD2Hi细胞中显著上调,
这些基因被认为是高度转移性乳腺癌细胞的标志
。
在评估与临床特征的相关性时发现,在非HER2+肿瘤中,ERBB2表达细胞的比例与淋巴结状态无显著关联,然而表达TACSTD2的细胞比例增加的肿瘤与较高的淋巴结状态显著相关。接下来表征了原发性乳腺肿瘤中癌上皮细胞的ITTH。为此，作者使用分子亚型分类器对数据集中的癌症上皮细胞的四种分子亚型进行评分分类，结果发现,33.3%的样本存在分子亚型以外的其他因素导致的异质性,说明需要更高分辨率的方法研究癌症上皮细胞的肿瘤内异质性。
图2癌上皮细胞显示大量的肿瘤内转录异质性（ITTH）
3、癌症上皮细胞异质性可以通过10组统一的基因特征来定义
为了开发异质性癌症上皮细胞的高分辨率分类器，作者首先对集成数据集中的所有癌症上皮细胞进行了无监督聚类，以生成上调基因的特征，这些基因捕捉了癌症上皮细胞簇的不同分子特征。接下来，根据 12 个临床治疗靶点的表达进行监督分类，以确保通过上调的基因特征捕获临床相关的关联。将这些基因再次聚类,确定了 10 个统一组，定义为 "基因元件"（GE）。根据单个 10 个 GE 对每个癌症上皮细胞进行评分。
评估分子亚型时发现,GE3标记的细胞主要被归为basal亚型,而大部分GE9标记的细胞被归为Her2亚型。进一步的富集分析显示,不同GE在生物学功能上具有异质性,并验证了该分类方法不受临床或分子亚型的限制。
为探究癌上皮细胞肿瘤异质性如何影响肿瘤微环境中的免疫相互作用,作者使用NicheNet预测GEs和免疫细胞的受体-配体配对,发现GE1和GE6与NK细胞的预测作用强度最大。验证发现,GE1和GE6表达的增加能显著降低NK细胞杀伤的敏感性。作者还观察到GE1和GE6癌上皮细胞与NK细胞形成抑制NK细胞活性的受体-配体对,验证了癌上皮细胞异质性对肿瘤微环境免疫相互作用的影响。
图3：
肿瘤上皮细胞异质性可以通过影响免疫细胞相互作用的10个基因来定义
4、基因的空间映射反映了预测的免疫相互作用
InteractPrint:为了解释肿瘤内的肿瘤上皮细胞ITTH如何影响免疫细胞的相互作用，作者开发了InteractPrint，这个方法反映了解码矩阵中主要的肿瘤应答免疫细胞与高度表达每种GE癌细胞之间的相互作用。
