Характеристика фибробластов, ассоциированных с опухолью, при раке мочевого пузыря и классификация опухоли на основе этих клеток: данные одно-клеточного и мультиомного анализа

Введение: Рак мочевого пузыря остаётся одной из значимых причин смертности от злокачественных новообразований мочевыводящих путей, а устойчивость к терапии существенно ограничивает улучшение исходов. В микроокружении опухоли фибробласты, ассоциированные с опухолью (КАФ), способствуют прогрессированию рака мочевого пузыря, уклонению опухоли от иммунного ответа и устойчивости к лечению. В этом исследовании с помощью одно-клеточного анализа выделили подгруппы КАФ и изучили иммунные характеристики классификации рака мочевого пузыря на основе КАФ.

Материалы и методы: Для выявления субпопуляций КАФ при раке мочевого пузыря использовали данные секвенирования РНК отдельных клеток (scRNA-seq), а для построения классификации на основе КАФ — данные секвенирования РНК в образцах опухолевой ткани. Затем подробно изучили различия и характеристики четырёх подтипов рака мочевого пузыря, выделенных на основе КАФ. С помощью алгоритмов машинного обучения определили новые потенциальные мишени для каждого подтипа и экспериментально проверили их эффекты.

Результаты: На основании данных scRNA-seq выявлены КАФ, тесно связанные с развитием рака мочевого пузыря. Систематическая кластеризация и функциональный анализ позволили выделить 10 различных субкластеров КАФ: PSCA+ перициты, ISG15+ перициты, ACTA2+ гладкомышечные клетки, ACTG2+ гладкомышечные клетки, CCL21+ воспалительные перициты, CD74+ антигенпрезентирующие КАФ (апКАФ), STMN1+ пролиферирующие КАФ (pCAF), CXCL14+ миофибробластические КАФ (mCAF), APOD+ воспалительные КАФ (iCAF) и CFD+ воспалительные КАФ (iCAF). Выделены четыре подтипа рака мочевого пузыря с различными молекулярными, функциональными и иммунологическими характеристиками. Подтип C3 характеризовался обильной иммунной инфильтрацией, неблагоприятным клиническим прогнозом, обогащением путей клеточной гибели и повышенной экспрессией молекул главного комплекса гистосовместимости, а также костимулирующих и коингибирующих молекул. Подтип C4 включал меньше пациентов и был связан с наиболее благоприятным прогнозом, меньшим обогащением путей клеточной гибели, более низкой частотой мутаций в опухоли и «иммунной пустыней» в микроокружении опухоли. Для C1 было характерно преимущественное обогащение путей, связанных с метаболизмом, а для C2 — активация путей нестабильности генома, более частые мутации и более высокая вероятность ответа на атезолизумаб. Кроме того, для каждого подтипа определены потенциальные гены-мишени или прогностические маркеры.

Выводы: При раке мочевого пузыря присутствуют различные гетерогенные подгруппы КАФ, тесно связанные с развитием опухоли. Предложенная классификация на основе КАФ позволяет изучать неоднородность подтипов рака мочевого пузыря и даёт новые представления о сложных молекулярных механизмах заболевания. Потенциальные гены-мишени для каждого подтипа могут послужить основой для диагностики и отбора пациентов.