脂质组学质谱成像技术：揭示口腔鳞状细胞癌手术边缘特征

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研究背景

口腔鳞状细胞癌（OSCC）是最常见的头颈癌之一，但由于OSCC手术治疗难以获得清晰的切除边缘，导致病情复发，生存率较低。本篇文章结合DESI-MSI、脂质组学等技术，确定OSCC手术的安全切除范围。然而，之前的研究主要集中在OSCC边缘状态识别上，但是OSCC特殊位置需要能准确识别边缘距离。因此，本研究为OSCC安全裕度距离的确定提供了临床参考。

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前言

2021年8月，江苏大学杨细虎教授在EBioMedicine期刊（IF：11.1）发表的题为 “In situ DESI-MSI lipidomic profiles of mucosal margin of oral squamous cell carcinoma ”的研究论文。该文章通过DESI-MSI 、免疫组织化学、脂质组学等研究方法，发现了口腔鳞状细胞癌（OSCC）边缘状态特征，描绘了OSCC粘膜边缘区域图谱，为测定诊断OSCC安全手术切除距离提供了理论依据。

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研究思路

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研究方法

研究材料

18名受试者检测OSCC，分为T（肿瘤区域），M1（0-2 mm）、M2（2-10 mm）、M3（>10 mm，阴性边缘）和N（正常组织>15 mm）

研究技术

（1）组织病理检查：组织学评估分析

（2）DESI-MSI：组织切片分析

（3）脂质组学数据分析：Massimager 、MATLAB 2019平台

（4）免疫组织化学：分析边缘切片、Envision检测系统

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研究结果

1、DESI-MSI揭示OSCC组织的分子特异性

通过2D DESI-MSI分析OSCC组织样本（T、M1、M2、M3和N），揭示了不同区域内的分子异质性。比较发现，T和M1的区域比M2、M3和N具有更高的脂质相对丰度，表明不同边缘距离间存在显著的脂质组学变化（图1）。 

 图1 研究流程示意图

2、使用Lasso模型筛选脂质离子

Lasso模型筛选的离子可作为判别标记，而筛选的离子随着肿瘤与正常细胞距离的增加而发生变化。而热图可视化显示，肿瘤到正常组织的代谢产物逐渐减少，但代谢产物离子有效地将肿瘤与正常组织区分开。通过重建的离子图像，最终选择递减的离子作为确定边缘距离的指示标记（图2-3）。

图2 肿瘤连续边缘和正常组织之间具有代表性的质谱图和显著变化的离子

3、DESI-MSI诊断模型用于评估肿瘤和手术边缘状况

临床上OSCC手术边缘状态的快速诊断主要基于冰冻切片的病理诊断，离子叠加图像可清楚地区分肿瘤与边缘组织。通过诊断模型和诊断结果，说明OSCC安全边缘距离的波动范围很大。根据WPOI分类和DESI-MSI，可观察到微小病变，说明需要更多的样本进行深度研究（图3）。

图3 15张特征性脂质离子图像及融合图像确定不同手术边缘状态

4、DESI-MSI诊断模型确定OSCC安全裕度距离

DESI-MSI确定的OSCC安全裕度范围准确性在遗传分子水平上得到验证。DESI-MSI确定的安全手术切除范围，与遗传分子标记p53在手术边缘的表达高度一致（图4-6）。

图4 由DESI-MSI/Laso模型确定OSCC的安全裕度距离

图5 诊断模型描绘阳性边缘边界

图6 遗传标志物P53验证了DESI-MSI确定的安全手术切除范围

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研究结论

研究从DESI-MSI、脂质组学水平技术确定了OSCC手术安全切除范围。也从遗传分子水平验证了DESI-MSI确定的OSCC手术安全裕度距离。通过建立诊断模型不仅清晰描绘了OSCC肿瘤和正常组织，而且也准确识别了手术边缘不同状态和脂质组学变化。

文章推荐

本篇文章基于DESI-MSI、脂质组学和免疫组织化学等方法，结合诊断模型识别了OSCC清晰的切除边缘，确定了OSCC手术安全切除范围，将空间代谢组学技术的临床应用范围大大扩展，也为OSCC手术的精准应用提供有力支持。