2024-11-01
前言 單細胞轉錄組測序技術，作為生命科學領域的一場革命性飛躍，正深刻改變著我們對腫瘤復雜性的理解與應對，深入探索每一個細胞的獨特轉錄圖譜，揭示腫瘤內部前所未有的異質性與動態變化，借助單細胞轉錄組測序，逐步揭開腫瘤發生、發展及轉移的神秘面紗，高分文章輕而易舉。
案例1
英文標題：Single-cell Characterization of the Cellular Landscape of Acral Melanoma Identifies Novel Targets for Immunotherapy 發表期刊：Clinical Cancer Research 影響因子：10 發表日期：2022.05 物種樣本：人，9例肢端黑色素瘤的臨床樣本，其中5例原發，4例轉移 技術策略：scRNA seq DOI：10.1158/1078-0432.CCR-21-3145 肢端黑色素瘤是一種罕見的黑色素瘤亞型，發生在手掌、腳底和指甲床的非帶毛皮膚上.研究使用單細胞RNA測序（scRNAseq）來繪制肢端黑色素瘤的轉錄景觀，并確定新的免疫治療靶點。發現與非肢端皮膚黑色素瘤相比，肢端黑色素瘤的特點是整體免疫浸潤較低，效應CD8 T細胞和NK細胞較少，γδT細胞幾乎完全缺失。與肢端黑色素瘤相關的免疫細胞表現出多個檢查點的表達，包括PD-1、lag3、CTLA-4、T細胞激活的v結構域免疫紅蛋白抑制因子（VISTA）、TIGIT和腺苷A2A受體（ADORA2）。與非肢端皮膚黑色素瘤相比，肢端黑色素瘤的免疫環境受到抑制。觀察到多個、治療上易于控制的免疫檢查點的表達，為臨床轉化提供了新的選擇。
案例2
英文標題：A novel molecular classification method for osteosarcoma based on tumor cell differentiation trajectories 發表期刊：Bone Research 影響因子：14.3 發表日期：2023.02 物種樣本：人，9個正常的松質骨（CB）組織， 6個常規骨肉瘤（OS）樣本（來自GEO數據集） 技術策略：scRNA seq DOI：10.1038/s41413-022-00233-w 骨肉瘤（OS）是最常見的原發性骨惡性腫瘤，全球每年的發病率為百萬分之4.8。研究分析了6個常規OS和9個松質骨（CB）樣本的scRNA-seq數據，從癌癥干細胞（CSC）中發現了3種分化軌跡，將OS樣本分為三組。每個OS亞組都有不同的預后和可能的藥物敏感性，三個分化分支中的OS細胞與OS微環境中的其他細胞表現出不同的相互作用。描述了CSCs的新的轉錄程序，強調EZH2在OS的CSCs中的激活。這些發現為OS中CSCs的分子特征提供了新的思路，并可能為精確治療和治療提供有價值的參考。
案例3
英文標題：A longitudinal single-cell atlas of anti-tumour necrosis factor treatment in inflammatory bowel disease 發表期刊：Nature Immunology 影響因子：27.7 發表日期：2024.10 物種樣本：人，41個受試者的216個腸道活檢樣本 技術策略：scRNA seq DOI：10.1038/s41590-024-01994-8 對免疫介導的炎癥性疾病（IMIDs）的精確醫療需要細胞對治療反應的理解。研究描述了一個治療克羅恩病（CD）和潰瘍性結腸炎（UC）的治療圖譜。分析發現CD和干擾素（IFN）反應信號中的肉芽腫瘤信號，它們定位于CD和UC中的T細胞聚集和上皮損傷。上皮細胞和髓系的預處理差異與兩種疾病的緩解結果相關。縱向比較顯示，CD中髓系和T細胞擾動，UC中多細胞IFN信號通路增加。上皮細胞和髓系的預處理差異與兩種疾病的緩解結果相關。
案例4
英文標題：Targeting BCL9/BCL9L enhances antigen presentation by promoting conventional type 1 dendritic cell (cDC1) activation and tumor infiltration 發表期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy 影響因子：40.8 發表日期：2024.05 物種樣本：小鼠腫瘤 技術策略：scRNA seq + Bulk RNA-seq DOI：10.1038/s41392-024-01838-9 傳統的1型樹突狀細胞（cDC1）是抗腫瘤免疫中必不可少的抗原呈遞DC亞群。抑制b細胞淋巴瘤9和b細胞淋巴瘤9樣（BCL9/BCL9L）可抑制腫瘤生長，增強對癌癥的免疫反應。研究發現靶向BCL9/BCL9L可以通過刺激cDC1的激活和對腫瘤的浸潤來增強抗原呈遞。用新型抑制劑hsBCL9z96或BCL9/BCL9L敲除小鼠對BCL9/BCL9L的藥理抑制可顯著延遲腫瘤生長并促進抗腫瘤CD8+ T細胞反應。在機制上，靶向BCL9/BCL9L促進了腫瘤中的抗原呈遞。這是由于cDC1激活的增加和XCL1-XCR1軸的腫瘤浸潤。重要的是，通過單細胞轉錄組學分析發現BclκB/Bcl9l缺陷的cDC1在激活NF-κB/IRF1信號通路和抗原呈遞方面優于野生型（WT）cDC1。總之，靶向BCL9/BCL9L調控cDC1功能，并直接協調一個最佳抗腫瘤免疫所需的正反饋回路，可作為對抗免疫抑制和增強癌癥免疫治療的潛在策略。
案例5
英文標題：Single-cell functional genomics reveals determinants of sensitivity and resistance to natural killer cells in blood cancers 發表期刊：Immunity 影響因子：25.5 發表日期：2023.12 物種樣本：26個培養的代表不同血液腫瘤的細胞系 技術策略：scRNA seq DOI：10.1016/j.immuni.2023.11.008 癌細胞可以逃避自然殺傷（NK）細胞的活性，從而限制了抗腫瘤免疫。為了揭示NK細胞活性易感性的遺傳決定因素，研究使用單細胞和基因組規模的功能基因組學篩選檢測了NK細胞和血癌細胞的相互作用。NK和癌細胞的相互作用在兩種細胞類型中誘導了不同的激活和I型干擾素（IFN）狀態，這取決于癌細胞譜系和分子表型，從更敏感的髓系到更不敏感的b淋巴細胞癌癥。通過對癌細胞的CRISPR篩選，除了證實了抗原呈遞和死亡受體信號通路的重要性外，還發現了調節NK細胞介導的殺傷的敏感性和抗性的基因，包括粘附相關糖蛋白、蛋白聚焦基因和死亡受體轉錄調控因子。通過單細胞轉錄組讀出的CRISPR篩選提供了深入了解潛在的機制，包括癌細胞中IFN-g信號的調節和NK細胞激活狀態。我們的發現強調了在不同的基因中影響NK細胞易感性的機制的多樣性。
案例6
英文標題：APC and P53 mutations synergise to create a therapeutic vulnerability to NOTUM inhibition in advanced colorectal cancer 發表期刊：Gut 影響因子：23 發表日期：2023.12 物種樣本：人結腸腺癌樣本 技術策略：scRNA seq + bulk RNA seq DOI：10.1136/gutjnl-2022-329140 結直腸癌（CRC）是導致癌癥相關死亡的主要原因，大多數病例是由APC腫瘤抑制因子失活引起的。研究采用體外分析、體內內窺鏡引導下的原位類器官植入試驗和轉錄組學分析來表征Notum活性的影響。Notum活性的小分子抑制劑被用于靶向致癌Notum活性的臨床前治療。發現在apc缺失的腺瘤中，NOTUM保留了腫瘤抑制活性，盡管構成型?-連環蛋白活性。在進展為P53缺失的腺癌時，NOTUM成為一種專性致癌基因。最終，臨床前小鼠模型和人類類器官培養表明，對NOTUM的藥理抑制對于抑制原發性腺癌的生長和抑制遠端器官的轉移性定植是非常有效的。
案例7
英文標題：Hypoxic niches attract and sequester tumor-associated macrophages and cytotoxic T cells and reprogram them for immunosuppression 發表期刊：Immunity 影響因子：25.5 發表日期：2023.07 物種樣本：小鼠，膠質母細胞瘤樣本 技術策略：scRNA seq DOI：10.1016/j.immuni.2023.06.017 膠質母細胞瘤（GBM）是一種高度致命的腦癌，其機制尚不清楚。研究記錄了腫瘤相關髓系細胞（TAMs）的時空模式，與GBM進展過程中的血管變化相對應。隨著腫瘤血管從最初的致密規則網絡過渡到后來的缺乏和充盈的血管系統，TAMs從血管周圍區域轉移到血管缺乏區域。這一過程受到宿主免疫能力狀態的嚴重影響。利用敏感的熒光UnaG報告基因來跟蹤腫瘤缺氧，加上單細胞轉錄組學，我們發現缺氧生態位吸引并隔離TAMs和細胞毒性T淋巴細胞（ctl），在那里它們被重編程為免疫抑制狀態。在機制上，發現趨化因子CCL8和細胞因子IL-1beta是兩個缺氧生態位因子，對TAM運輸和缺氧區共同進化為假化模式至關重要。因此，在缺氧區干擾TAM模式可以改善腫瘤的控制。
案例8
英文標題：Spatial transcriptomics reveals niche-specific enrichment and vulnerabilities of radial glial stem-like cells in malignant gliomas 發表期刊：Nature communications 影響因子：14.7 發表日期：2023.02 物種樣本：人，5例彌漫性中線膠質瘤-h3k27m突變體（DMG）、3例原發性膠質母細胞瘤（GBM）、2例異檸檬酸脫氫酶（IDH）突變次級GBM和1例瘤周樣本 技術策略：scRNA seq+10x Visium stRNA-seq DOI：10.1038/s41467-023-36707-6 彌漫性中線膠質瘤-h3k27m突變體（DMG）和膠質母細胞瘤（GBM）是最致命的腦腫瘤，主要發生在兒童和成人患者中。這兩種腫瘤都表現出顯著的異質性，這是由不同的遺傳/表觀遺傳驅動因素、包括RNA剪接在內的轉錄程序和膠質瘤生態位中的微環境線索形成的。本研究中通過短讀和長讀空間轉錄組學對DMG和GBM進行了空間圖譜分析，確定了臨床相關的轉錄程序、RNA亞型多樣性和跨不同膠質瘤生態位的多細胞生態系統以解碼生態系統，發現放射性膠質干細胞樣（rg樣）細胞在DMG和GBM中富含神經元的侵襲性生態位中。在功能上證實了高爾基定位激酶基因FAM20C在人類神經干細胞來源的原位DMG模型中介導了在神經元豐富的微環境中rg樣細胞的侵襲性生長。研究結果為理解DMG和GBM的空間結構和生態位特定漏洞提供了藍圖。
案例9
英文標題：Single-cell and spatial transcriptomics analysis of non-small cell lung cancer 發表期刊：Nature communications 影響因子：14.7 發表日期：2024.05 物種樣本：人，未接受治療的腺癌（LUAD）樣本(n=13)、鱗狀細胞癌（LUSC）樣本(n=8)、未確定類型肺癌（LC）樣本(n=4)、健康對照(n=2)的肺組織 技術策略：scRNA seq+10x Visium DOI：10.1038/s41467-024-48700-8 肺癌是全球第二大最常見的癌癥，也是導致癌癥相關死亡的主要原因。腫瘤生態系統具有不同的免疫細胞類型，特別是髓系細胞，在促進疾病方面有明確的作用。研究通過單細胞和空間轉錄組學對25例未接受治療的腺癌和鱗狀細胞癌患者的約90萬個細胞進行了分析。發現抗炎巨噬細胞和NK細胞/T細胞之間的反比關系，并且與腫瘤內NK細胞的細胞毒性降低。雖然在腺癌和鱗狀細胞癌中觀察到相似的細胞類型組成，但檢測到各種免疫檢查點抑制劑的共同表達存在顯著差異。此外，還揭示了腫瘤中巨噬細胞的轉錄“重編程”的證據，將它們轉向膽固醇輸出，并采用一種類似胎兒的轉錄特征，促進鐵外排。多組學資源提供了腫瘤相關巨噬細胞的高分辨率分子圖譜，增強了對它們在腫瘤微環境中的作用的理解。
案例10
英文標題：Identification of hypoxic macrophages in glioblastoma with therapeutic potential for vasculature normalization 發表期刊：Cancer Cell 影響因子：48.8 發表日期：2024.04 物種樣本：51個人類彌漫性膠質瘤樣本，12個小鼠膠質母細胞瘤（mGBM）樣本 技術策略：scRNA seq + 10x Visium RNA-seq DOI：10.1016/j.ccell.2024.03.013 單核細胞來源的腫瘤相關巨噬細胞（Mo-TAMs）強烈浸潤彌漫性膠質瘤，具有顯著的異質性。研究利用單細胞轉錄組學，繪制了51例異檸檬酸脫氫酶（IDH）野生型膠質母細胞瘤或IDH突變型膠質瘤患者的Mo-TAMs的空間分辨轉錄景觀。研究描述了一個Mo-TAM子集，它定位于壞死周圍的生態位，并被缺氧的生態位線索傾斜，以獲得缺氧反應特征。缺氧-tam通過激活腎上腺髓質素旁分泌信號使內皮粘附連接不穩定，從而刺激高滲透性新生血管，阻礙異種膠質母細胞瘤移植物的藥物傳遞。因此，缺氧-tam產生的腎上腺髓質素的基因消融或藥理阻斷可以恢復血管的完整性，提高抗腫瘤藥物達布拉非尼的瘤內濃度，并實現聯合治療效果。缺氧-tam或腎上腺髓質素表達比例的增加預示著腫瘤血管的高通透性和膠質母細胞瘤較差的預后。研究結果強調了彌漫性膠質瘤中Mo-TAM的多樣性和空間生態位導向的Mo-TAM重編程，并提示了靶向缺氧-TAM使腫瘤血管系統正常化的潛在治療方法。
案例11
英文標題：Pan-cancer spatially resolved single-cell analysis reveals the crosstalk between cancer-associated fibroblasts and tumor microenvironment 發表期刊：Molecular Cancer 影響因子：27.7 發表日期：2023.10 物種樣本：69個癌癥（包括6種癌癥類型：乳腺癌（BRCA）、結直腸癌（CRC）、肝細胞癌（LIHC）、卵巢癌（OVCA）、前列腺腺癌（PRAD）和子宮體子宮內膜癌（UCEC））樣本做scRNA-seq，22個癌癥組織切片做10x Visium RNA-seq 技術策略：scRNA seq + 10x Visium RNA-seq DOI：10.1186/s12943-023-01876-x 腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）是一種異質性細胞群，在腫瘤微環境（TME）的重構中起著至關重要的作用。研究對六種常見癌癥類型的空間和單細胞轉錄組數據的綜合分析，我們確定了四個不同的CAFs功能亞群，并描述了它們的空間分布特征。此外，對來自另外三種常見癌癥類型的單細胞RNA測序（scRNA-seq）數據，以及兩種新生成的罕見癌癥類型的scRNA-seq數據集，擴大對CAF異質性的理解。在空間背景下進行的細胞-細胞相互作用分析強調了基質CAFs（mCAFs）在腫瘤血管生成和炎癥性CAFs（iCAFs）在形成免疫抑制微環境中的關鍵作用。在接受抗pd-1免疫治療的乳腺癌（BRCA）患者中，iCAFs在促進癌細胞增殖、促進上皮-間充質轉化（EMT）和有助于建立免疫抑制微環境方面表現出了更高的能力。此外，基于iCAFs的評分系統顯示與黑色素瘤患者的免疫治療反應有顯著相關性。
