I macrofagi SPP1 guidano la progressione del cancro gastrico attraverso il rimodellamento stromale mediato da SERPINE1

Il cancro gastrico rimane una delle principali cause di morte correlata al cancro a livello mondiale, in parte perché il microambiente tumorale (TME) — in particolare le sue componenti immunitarie e stromali — facilita attivamente la progressione tumorale. I macrofagi presenti nel TME sono altamente diversificati e dipendenti dal contesto, ma quali specifici stati macrofagici determinino esiti sfavorevoli e attraverso quali intermediari molecolari rimodellino lo stroma circostante è rimasto poco compreso. Questo studio ha adottato un approccio trascrittonico multimodale per colmare queste lacune con una risoluzione granulare e spazialmente definita.

I ricercatori hanno integrato dati di sequenziamento dell'RNA a singola cellula provenienti dal dataset pubblico GSE183904, dati di trascrittomica spaziale da GSE251950 e dati di espressione tumorale in bulk da TCGA-STAD. Il clustering non supervisionato ha identificato cinque distinti sottocluster di macrofagi nel tessuto del cancro gastrico: macro_SPP1, macro_IL1B, macro_C3_CX3CR1, macro_FCN1 e un cluster di tipo residente. L'analisi della comunicazione cellula–cellula ha rivelato una segnalazione intercellulare notevolmente più intensa nel tessuto tumorale rispetto a quello normale, con variazioni particolarmente marcate nelle vie di segnalazione MIF, COLLAGEN, FN1, LAMININ e SPP1 — tutte note mediatrici del rimodellamento della matrice e della soppressione immunitaria.

L'analisi della sopravvivenza ha dimostrato che le firme molecolari dei macrofagi macro_SPP1 e macro_IL1B erano significativamente associate a una sopravvivenza globale più breve nei pazienti con cancro gastrico, mentre macro_C3_CX3CR1 era associato a esiti più favorevoli. Per identificare il connettore molecolare tra macro_SPP1 e il rimodellamento stromale, il gruppo di ricerca ha incrociato i geni marcatori di macro_SPP1 con i geni differenzialmente espressi associati al tumore da TCGA-STAD. Questo elenco di candidati è stato poi sottoposto a regressione di Cox a rischi proporzionali e a molteplici algoritmi di machine learning, tra cui approcci LASSO, random forest e support vector machine. SERPINE1 (noto anche come PAI-1, inibitore dell'attivatore del plasminogeno-1) è emerso costantemente come il candidato prognostico di rango più elevato in tutti i metodi. Un'elevata espressione di SERPINE1 era indipendentemente associata a una sopravvivenza globale più breve e a firme trascrizionali stromali, mieloidi e vascolari nei dati tumorali in bulk.

L'analisi di trascrittomica spaziale ha fornito un contesto tissutale cruciale: le regioni SERPINE1-alte nei tumori gastrici erano specificamente co-arricchite per programmi genici correlati a fibroblasti e cellule endoteliali e per firme di pathway della segnalazione TGF-β, risposta all'ipossia, attività infiammatoria e rimodellamento della matrice extracellulare (ECM). Questo schema di co-localizzazione spaziale suggerisce che SERPINE1 operi all'interfaccia tra l'attività immunitaria mediata dai macrofagi e il compartimento stromale che circonda e sostiene le cellule tumorali. La modellizzazione con perturbazione virtuale ha inoltre indicato che SERPINE1 potrebbe influenzare le reti trascrizionali mieloidi e correlate alla matrice al di là della sua espressione nel solo epitelio tumorale.

La validazione funzionale in linee cellulari di cancro gastrico ha confermato la rilevanza biologica di SERPINE1. Il silenziamento stabile di SERPINE1 ha ridotto significativamente la proliferazione cellulare e la capacità di formazione di colonie, e ha compromesso sostanzialmente la migrazione e l'invasione cellulare nei saggi in transwell. Questi risultati in vitro sono coerenti con i ruoli noti di SERPINE1 come inibitore delle proteasi che influenza il rimodellamento dell'ECM e con le sue funzioni emergenti nella regolazione della plasticità delle cellule tumorali. Nel complesso, i dati multi-omici e gli esperimenti funzionali collocano SERPINE1 come nodo centrale che collega la biologia dei macrofagi macro_SPP1, i programmi di rimodellamento stromale e l'aggressività intrinseca delle cellule tumorali — rendendolo un promettente candidato come biomarcatore e potenziale bersaglio terapeutico nel cancro gastrico.