空间代谢组质谱成像技术揭示口腔鳞状细胞癌手术边缘特征
01、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。
02、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。
03、研究思路
04、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
05、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）。
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 14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
06、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。
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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。
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