Nat Commun| Bioskryb单细胞全基因组 ＋Visium 空转揭示皮肤鳞癌演化全程

本研究通过对临床正常人类皮肤中的单个角质形成细胞进行突变和转录组图谱分析，并对与皮肤鳞状细胞癌相邻的光化性角化病进行DNA测序和空间转录组学，旨在揭示从表皮角质形成细胞经前肿瘤和前恶性阶段向皮肤鳞状细胞癌转化的关键事件。

图 1 . 与其他细胞类型相比，角质形成细胞具有不同的突变特征

二、人皮肤角质形成细胞的克隆结构

基于BioSkryb单细胞系统发育树重建，结合活检面积与克隆细胞比例推算克隆实际扩张面积。（图2a）通过四例代表性活检展示了角质形成细胞在表皮内的克隆镶嵌结构及系统发育关系；（图2b）显示克隆中位面积为6.21 mm²，且携带致病突变的克隆并未比野生型克隆更大；（图2c–d）表明角质形成细胞克隆在活检中的检出率（10/15）高于黑素细胞（9/32），但克隆携带致病突变的比例却显著低于黑素细胞。
综上，TP53/NOTCH1突变虽赋予角质形成细胞高突变率，但并不驱动克隆优势扩张；其致癌风险主要源于突变负荷的加速积累，而非生长优势。

图2 .人皮肤角质形成细胞的克隆结构

三、驱动光化性角化病向鳞状细胞癌转变的遗传改变

采用538个癌症相关基因的靶向深度测序（380×），对显微切割的16对毗邻光化性角化病（AK）与鳞癌（cSCC）进行克隆关系解析与系统发育重建。
发现（图3a–h、图4a–c）：图3b/c/f以典型病例展示AK与cSCC共享TP53、NOTCH1/2、CDKN2A、TERT启动子突变（树干事件），而cSCC独有ARID2及CBL（MAPK激活）突变（分支事件）；图4a汇总其余4例确认进化关系的配对；图4b整合8例明确由AK演变的cSCC，量化显示p53/Notch/CDKN2A/TERT通路突变几乎全部位于树干，而SWI/SNF复合物（ARID2）与MAPK/PI3K通路突变专属于进展分支；图4c通过正常皮肤与独立cSCC队列的频率对比，验证CDKN2A/ARID2在正常皮肤中罕见，但在cSCC中显著富集。
综上，AK阶段已获得细胞周期检查点失活与端粒酶再激活，而cSCC转化必需额外获得SWI/SNF染色质重塑复合体破坏与MAPK通路激活，二者构成进展的分子开关。

图3. 由角化棘皮病引发的皮肤鳞状细胞癌的遗传进化

图4.从光化性角化病到鳞状细胞癌的进展过程中基因改变的顺序

四、毗邻鳞状细胞癌的光化性角化病空间转录组分析

作者应用10X Visium空间转录组平台及STmut拷贝数推断算法，对5例明确进化关系的AK-cSCC配对组织进行空间基因表达谱分析。（图5）以代表性病例BBO5显示，SCC侵袭前沿的肿瘤细胞特异性高表达免疫检查点配体（CD274、PVR、NECTIN2、CD80、CD86），而紧邻的淋巴细胞同步高表达对应受体（PDCD1、CTLA4、TIGIT）；该模式在其余4例中均获重复验证，且与AK区域形成鲜明对比。综上，鳞癌细胞通过在侵袭前沿上调检查点配体，主动建立局部免疫抑制微环境，从而突破AK阶段可能存在的免疫监视平衡。

图5.鳞状细胞癌与日光性角化病交界处免疫细胞基因表达的空间异质性