01

川大李為民/張莉/王成弟團(tuán)隊(duì)：?jiǎn)渭?xì)胞剖析肺腺癌和肺鱗狀細(xì)胞癌不同的免疫特征

免疫治療在非小細(xì)胞肺癌治療中具有重要的地位，但是由于免疫異質(zhì)性，特定形式的免疫治療是否對(duì)不同的患者有效很難預(yù)測(cè)。雖然腫瘤微環(huán)境中有多種治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子，但免疫細(xì)胞作為TME的重要組成部分，其異質(zhì)性對(duì)免疫治療效果的影響不可小覷。腺癌 (LUAD) 和肺鱗癌 (LUSC) 是NSCLC的兩大亞型，了解其免疫微環(huán)境差異可能有助于制定不同治療策略。

本文由四川大學(xué)李為民/張莉/王成弟團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Signal Transduction and Targeted Therapy上，該研究利用單細(xì)胞RNA測(cè)序?qū)?9例NSCLC患者（LUAD: n=10；LUSC: n=9）的40個(gè)腫瘤和匹配的相鄰正常組織的72,475個(gè)免疫細(xì)胞進(jìn)行了測(cè)序，繪制了系統(tǒng)的免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜�；�于癌癥基因組圖譜（TCGA）對(duì)不同細(xì)胞組成、差異表達(dá)基因（DEG）、細(xì)胞-細(xì)胞相互作用、假時(shí)間軌跡、轉(zhuǎn)錄組因子和預(yù)后因子進(jìn)行聯(lián)合分析，揭示了細(xì)胞毒性和效應(yīng)T細(xì)胞和NK細(xì)胞以及不同功能巨噬細(xì)胞（Mφ）亞型在LUAD和LUSC之間的免疫微環(huán)境異質(zhì)性中的核心作用。Mφ在LUAD中的優(yōu)勢(shì)亞型為FABP4-Mφ，在LUSC中的優(yōu)勢(shì)亞型是SPP1-Mφ。重要的是，該研究鑒定了一種新的淋巴細(xì)胞相關(guān)Mφ簇，命名為SELENOP-Mφ，并進(jìn)一步確定了其在兩種亞型中的抗腫瘤作用，特別是在LUAD中。

該研究對(duì)免疫異質(zhì)性和Mφ簇定義的全面描述有助于在臨床實(shí)踐中為肺癌患者設(shè)計(jì)個(gè)性化治療。

 

02

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組+免疫組庫(kù)（TCR）+空間轉(zhuǎn)錄組：干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞的Midkine表達(dá)驅(qū)動(dòng)mTOR抑制和免疫抑制微環(huán)境的持續(xù)

結(jié)節(jié)性硬化綜合癥（TSC）是一種常染色體顯性疾病，其由腫瘤抑制基因TSC1和TSC2的功能喪失性突變引起。TSC1或TSC2基因片段的缺失會(huì)導(dǎo)致mTORC1過(guò)度活躍，并推動(dòng)多個(gè)器官的腫瘤生長(zhǎng)。且mTORC1被證明在多種癌癥類型中異�；钴S。

此研究對(duì)結(jié)節(jié)性硬化綜合癥 (TSC) 與mTORC1極度活躍相關(guān)的腫瘤進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析、配對(duì)T細(xì)胞受體 (TCR) 測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組分析，并通過(guò)腫瘤調(diào)節(jié)的免疫抑制性巨噬細(xì)胞確定了一種與T細(xì)胞功能障礙有關(guān)的干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞狀態(tài)（SLS）。雷帕霉素及其衍生物 (rapalogs) 是治療TSC腫瘤的主要藥物，干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞在體外表現(xiàn)出雷帕霉素耐藥，這讓研究者聯(lián)想到這些藥物對(duì)患者細(xì)胞的抑制作用。促血管生成因子midkine (MDK) 在SLS群體中高度表達(dá)，并在SLS優(yōu)勢(shì)樣本中與內(nèi)皮細(xì)胞的富集相關(guān)。MDK抑制與雷帕霉素在體內(nèi)外協(xié)同抑制TSC細(xì)胞系的生長(zhǎng)。

綜上所述，本研究提示mTORC1高活性的干細(xì)胞樣狀態(tài)腫瘤細(xì)胞通過(guò)免疫抑制，存在一種自分泌雷帕霉素耐藥機(jī)制和旁分泌腫瘤生存機(jī)制。

 

03

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制

結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移的治療已成為世界醫(yī)學(xué)難題，其肝轉(zhuǎn)移機(jī)制尚不清楚，并且由于左半結(jié)腸和右半結(jié)腸胚胎來(lái)源、解剖結(jié)構(gòu)、生理功能等不同，左半、右半結(jié)腸癌表現(xiàn)出很大的異質(zhì)性。左半結(jié)腸癌和右半結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移的治療方案、患者預(yù)后也不同，然而，目前對(duì)于結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移，以及左半結(jié)腸、右半結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移之間的免疫微環(huán)境研究仍較為缺乏。

本文利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)比較了結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移和無(wú)轉(zhuǎn)移患者原發(fā)灶的免疫微環(huán)境構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞及其亞群活化B細(xì)胞在肝轉(zhuǎn)移患者結(jié)腸癌原發(fā)灶樣本中顯著減少，其浸潤(rùn)情況與預(yù)后好壞顯著相關(guān)，B細(xì)胞分化軌跡分析，發(fā)現(xiàn)在左半結(jié)腸癌和右半結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移中，B細(xì)胞分化過(guò)程不同，并發(fā)現(xiàn)了一群活化B細(xì)胞分化的漿細(xì)胞，這群細(xì)胞與肝轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，命名為iMPA (immature plasma cell population alpha)，這群細(xì)胞的特征是只表達(dá)IgG重鏈，因此作者創(chuàng)建了IgG重/輕鏈比例的評(píng)分，該評(píng)分不僅與結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移相關(guān)，也揭示了左右半結(jié)腸癌的異質(zhì)性。在小鼠肝轉(zhuǎn)移模型中也證實(shí)了活化B細(xì)胞可以顯著抑制肝轉(zhuǎn)移，抑制腫瘤細(xì)胞的Wnt和TGFβ通路可以促進(jìn)活化B細(xì)胞遷移，增強(qiáng)其抗腫瘤能力。

該文章首次揭示了B細(xì)胞在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移過(guò)程中的作用和機(jī)制，為結(jié)直腸肝轉(zhuǎn)移的預(yù)防和治療提供了可能性。

 

04

干細(xì)胞信號(hào)通路操縱及單細(xì)胞測(cè)序建立人類胚胎心臟多譜系發(fā)育圖譜

哺乳動(dòng)物的心臟包含多種不同種類心肌細(xì)胞，小鼠模型早期研究發(fā)現(xiàn)不同種類的心肌細(xì)胞來(lái)源于不同的譜系，這些不同的心肌亞型受到多種腔室特異性心血管疾病影響，但是詳細(xì)的人類胚胎心臟發(fā)育圖譜還未被闡述。

本文研究人員基于小鼠中胚層單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)BMP和Nodal signaling pathways 在F 第一生心區(qū) (FHF) 和第二心生區(qū) (SHF) 特異表達(dá)，通過(guò)操縱這兩個(gè)信號(hào)通路，利用人hPSC誘導(dǎo)分化FHF，aSHF和pSHF，對(duì)他們進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序，同時(shí)也對(duì)中胚層細(xì)胞中分化出不同種類的子細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序，發(fā)現(xiàn)BMP和retinoic acid signaling作用于不同譜系的子細(xì)胞，通過(guò)分階段操縱特定信號(hào)通路，分化出表達(dá)關(guān)鍵分子特征和電生理特征的心肌細(xì)胞群亞型，并將它們與相對(duì)應(yīng)的小鼠以及人類細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的整合分析，發(fā)現(xiàn)多功能干細(xì)胞分化而來(lái)的心肌細(xì)胞群亞型與這些動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞高度相似。

本文建立了一個(gè)全面的人類胚胎心臟多譜系發(fā)育圖譜，提供了多種體外胚胎心臟細(xì)胞分化的方法。

 

05

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組助力結(jié)直腸癌分子分型

目前大多數(shù)癌癥的分子亞型分類是基于批量組學(xué)分析的，結(jié)直腸癌也不例外，但是使用批量組學(xué)測(cè)量異質(zhì)性組織中的總基因表達(dá)，會(huì)掩蓋不同組分細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組、比例以及腫瘤微環(huán)境的相互作用，基于高分辨率的單細(xì)胞組學(xué)是一個(gè)可以對(duì)組織進(jìn)行深入解析的技術(shù)。

本文研究者整合了來(lái)自63名患者的141個(gè)結(jié)直腸癌樣本、39個(gè)臨近的正常組織樣本以及9個(gè)淋巴結(jié)樣本的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組，構(gòu)建了迄今為止最大的結(jié)直腸癌單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了373,058個(gè)單細(xì)胞圖譜。由于上皮細(xì)胞是大多數(shù)癌組織的來(lái)源，且在結(jié)直腸癌中上皮細(xì)胞多樣性仍不清楚，因此本文將目標(biāo)定位到其中49,155個(gè)上皮細(xì)胞中。通過(guò)基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)兩種不同的腫瘤亞型，分別稱為iCMS2和iCMS3，并且95%的腫瘤都屬于單分類，然后將iCMS標(biāo)記基因提取出來(lái)在15個(gè)原發(fā)性腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)中的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)這些上皮細(xì)胞特征可以有效的對(duì)批量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分型。進(jìn)一步對(duì)不同上皮亞型中癌癥信號(hào)通路和腫瘤微環(huán)境進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)iCMS2腫瘤中WNT通路中的基因傾向于上調(diào)，iCMS3腫瘤則顯示不同的WNT突變，以及與MAPK信號(hào)通路上調(diào)相關(guān)更多的KRAS，PIK3CA和BRAF突變，并且iCMS3腫瘤存在更明顯的成纖維細(xì)胞增加以及髓系細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞特征下降。最后，通過(guò)內(nèi)源性上皮亞型、微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)以及纖維化特征，研究者對(duì)結(jié)直腸癌進(jìn)行了新的分型，為病人的治療方案構(gòu)建、預(yù)后分析等提供了新的分型工具。

 

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