每篇paper都20+,原来肿瘤的单细胞研究是这样做的~

2021-02-02 340文献解读

单细胞转录组技术使研究者能够以前所未有的分辨率研究基因表达图谱,其在揭示细胞间状态、转变和细胞间差异表达中有重要意义,目前已广泛应用于肿瘤、神经、发育等领域。

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肿瘤的单细胞研究可以这样做

肿瘤微环境研究

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2020年12月23日,来自复旦大学中山医院的樊嘉院士团队与华大生命科学研究院的研究团队合作在Cell上在线发表其最新研究成果,通过对来自18个原发性或早期复发性肝细胞肝癌(HCC)患者的16,498个细胞进行全长单细胞转录组测序,首次深度全面地剖析了早期复发性HCC的肿瘤免疫微环境。

研究思路:研究人员收集了12例未经治疗的原发性HCC患者和6例早期复发性HCC患者的外科手术肿瘤样本和配对的癌旁组织,用细胞分选(FACS)分离CD45+和CD45-细胞,然后对通过质控的16,498个细胞进行单细胞测序(scRNA-seq),作为发现队列(discovery cohort)。此外,研究人员招募另外4名患者(包括配对的原发性样本PT和早期复发性样本RT)为验证队列1(validation cohort 1),同时来自另外的47名患者的配对的PT和早期RT样本用于免疫组化(IHC)和批量RNA测序验证,为验证队列2。

主要结果:ScRNA-seq揭示早期复发性HCC的独特免疫生态系统;早期复发性HCC中Tregs减少,DCs增加,CD8+T细胞增多;CD8+T细胞具有先天性、低细胞毒性和低克隆扩增表型;复发性恶性细胞介导了受损的抗肿瘤免疫反应。

研究数据:上述研究中单细胞转录组分析过程产生的表达数据文件已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0000650。可通过如下网站获取表达数据可视化分析结果:https://db.cngb.org/PRHCCdb.

*上述研究数据为受控数据。如有下载需求请向国家基因库数据受控中心(CDA)申请授权。

肿瘤细胞群与预后的相关性研究

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2021年1月4日《Nature Medicine》发表了一篇关于胃癌的单细胞研究成果,对胃癌晚期腹腔转移病人腹水中的肿瘤细胞做了非常系统的单细胞转录组学解析。

研究对象:收集了20名伴有腹腔积液的胃癌晚期患者的腹腔转移细胞。其中10名是自腹腔转移诊断起,生存时间12个月以上的长生存期患者,另外10名则是生存时间6个月以内的短生存期患者。

研究内容:

  1. 了解腹腔转移细胞群:通过10x单细胞转录组测序分析,研究人员得到了45,048个单细胞的基因表达数据。
  2. 首次揭示了胃癌患者肿瘤内部异质性的细胞起源。运用多种单细胞聚类分析方法从转录组水平揭示了决定瘤内异质性(ITH)的细胞谱系组成,细胞表型和细胞状态的多样性。通过进一步的单细胞综合分析发现,肿瘤细胞CNV亚克隆、转录组聚类、基因组突变和推测的细胞谱系起源有关。
  3. 肿瘤细胞谱系组成和患者生存显著相关。基于细胞起源组分的不同,研究者将肿瘤样本划分为Gastric-dominant和GI-mixed两种亚型。通过两组间的生存分析,研究者发现Gastric-dominant组的患者预后较差,而GI-mixed组的患者预后较好。研究者进一步基于两组间的基因表达差异识别了和患者生存相关的基因特征(12-gene signature)。最后对该特征在独立的胃癌腹腔转移数据库和4组公共的原发胃癌数据库中的预后效能进行了验证,结果显示该组基因特征均具有很强的预后分类效能,且独立于其他临床因素。

研究数据:上述研究中产生的单细胞转录组数据均已保存在EGA,数据编号:EGAS00001004443。

肿瘤细胞群与预后/转移/进展的相关性研究

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2021年1月8日,中国、加拿大、美国多个研究机构组成的研究团队在《Nature Cell Biology》发表了前列腺癌单细胞研究的最新成果,通过单细胞转录组测序技术揭示了前列腺癌发生发展各个时期微环境各细胞亚群的变化,更新了对肿瘤标记物的理解,发现了前列腺癌单细胞水平的分子分型标记物以及与肿瘤进展相关的细胞亚型,对前列腺癌新型治疗策略和肿瘤生物标记物的开发具有重大意义。

研究思路:研究人员对来自13种前列腺肿瘤的36,424个单细胞的转录组进行了剖析,并注释细胞类型。然后对上皮细胞与肿瘤预后、免疫细胞与肿瘤转移、基质细胞与肿瘤进展进行下一步研究。使用14个包含正常组织和CRPC(Castration-Resistant Prostate Cancers)样本进行相关验证。

主要结果:

  1. 确定了疾病侵袭性的基础上皮细胞:basal/int. 亚群与前列腺癌有较好的预后关系;而 cell-cycle 细胞亚群则与前列腺癌预后呈负相关。
  2. 肿瘤细胞驯化免疫细胞使其表达与肿瘤转移相关的基因:肿瘤细胞通过外泌体驯化 T 细胞使其表达与肿瘤转移相关的肿瘤标记基因。
  3. 激活的内皮细胞(aECs)在前列腺癌发生发展过程中起着重要的作用:aEC 细胞亚群与前列腺癌恶性进展为 CRPC 密切相关。

研究数据:上述研究的数据已保存至GEO和GSA-Human,数据编号分别为GSE141445 和HRA000312 ,还可以通过如下网站获取 www.pradcellatlas.com.

参考文献
[1] Sun Y, Wu L, Zhong Y, et al. Single-cell landscape of the ecosystem in early-relapse hepatocellular carcinoma[J]. Cell, 2020.
[2] Wang, R., Dang, M., Harada, K. et al. Single-cell dissection of intratumoral heterogeneity and lineage diversity in metastatic gastric adenocarcinoma. Nat Med 27, 141–151 (2021). 
[3] Chen, S., Zhu, G., Yang, Y. et al. Single-cell analysis reveals transcriptomic remodellings in distinct cell types that contribute to human prostate cancer progression. Nat Cell Biol 23, 87–98 (2021). 
Dr.羊&听课君图片原创:CNGBdb 魏晓锋 部分信息来源于“BioArt”、“丁香学术”和“基因谷”公众号,部分图片来源于cell、Nat Med、Nat Cell Biol官网,如有侵权请联系删除。

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