肿瘤与基质的相互作用和肿瘤微环境中的间质异质性是影响胰腺导管腺癌（PDAC）进展、转移和化疗耐药的关键因素。2024年8月，北京大学深圳医院曲建华团队在ACS Nano期刊上发表了一篇题为“Effect of Bioactive Black Phosphorus Nanomaterials on Cancer-Associated Fibroblast Heterogeneity in Pancreatic Cancer”的研究文章，在本研究中，曲老师团队使用空间转录组技术描绘了使用生物活性黑磷纳米材料（简称生物活性BP）处理后的小鼠PDAC模型（包括LSL-Kras^G12D/+；LSL-Trp53^R172H/+；和Pdx-1-Cre（KPC）小鼠）在原发性PDAC和肝转移PDAC中的基因表达景观。生物信息学和生化分析表明，生物活性BP通过减少炎症性CAF和肌成纤维细胞性CAF这两种CAF亚群的数量，从而改变了CAF（癌症相关的成纤维细胞）的组成，影响了其在肿瘤微环境中的功能。因此生物活性BP可作为新的胰腺癌治疗方法提供新思路，该研究具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。本研究中曲老师团队10x visium空间转录组测序服务由云顶国际提供。

研究背景

研究背景

胰腺导管腺癌（PDAC）是最致命的癌症之一，五年生存率仅为8%，预计到2030年将成为第二大癌症相关死亡原因。目前的治疗方法对PDAC的疗效有限，迫切需要开发新的治疗策略。

主要研究结果

研究亮点

曲老师团队最新研究探索了生物活性黑磷（BP）在胰腺癌中的治疗潜力，并通过空间转录组测序揭示了其内在机制。

研究背景

1.肿瘤进展标志物表达下调

空间转录组测序显示，生物活性BP治疗的KPC小鼠中，编码肿瘤进展标志物的Mki67、Pcna和Cdk4的表达在PDAC中显著下调。

2.TGF-β通路抑制

生物活性BP治疗的KPC小鼠中TGF-β基因Tgfb1的表达显著减少，表明TGF-β通路受到抑制（Wilcoxon检验，p < 0.001）。

3.成纤维细胞失活

成纤维细胞活化标志物如肌动蛋白α2（Acta2）、I型胶原α1（Col1a1）和I型胶原α2（Col1a2）的表达减少，提示生物活性BP治疗使成纤维细胞失活（Wilcoxon检验，p < 0.001）。

4.生物活性BP在CAF异质性中的作用

CAF是PDAC中TME的关键组成部分，通过空间转录组学和基因集变异分析（GSVA），展示了CAF细胞间相互作用的强度及TGF-β通路的网络中心性。生物活性BP通过抑制iCAF和myCAF的数量而不是apCAF的数量来促进CAF异质性。通过DEGs、GO以及拟时间分析发现生物活性BP处理后CAF分化轨迹更加复杂，这表明生物活性BP可能干扰CAF的分化。

5.肝转移性PDAC中的作用

生物活性BP抑制了PDAC的进展和肝转移潜力，并延长了KPC小鼠的生存时间。在肝转移性PDAC中，生物活性BP处理下调了TGFB1、ACTA2、COL1A1、FAP和VIM的表达，空间转录组测序解析显示生物活性BP抑制了肝转移性PDAC中的CAF激活标志物，并且通过TGF-β通路抑制使CAF失活。

6.比较研究

比较了BP量子点（BPQDs）和其他非磷纳米材料（如Fe3O4、MoS2和Au纳米颗粒），发现BPQDs显示出与生物活性BP相同的CAF失活效果，而其他非磷纳米材料未显示类似效果。