• 文獻匯總 | 2019的單細胞與病毒感染

在講單細胞與肝癌之前，我們先去看一下單細胞揭示正常肝臟細胞特征的分析，該文章于2019年7月發表于***Nature***，研究團隊對來自9位人類供體的正常肝臟組織中的大約10,000個細胞進行了單細胞RNA測序，以構建人類肝臟細胞圖集。

研究內容：

研究人員使用mCEL-Seq2進行了9例未患病肝臟組織的scRNA-seq。所創建的細胞圖譜涵蓋了所有重要的肝臟細胞類型，包括肝細胞、肝臟主要代謝細胞、血管內皮細胞、肝臟巨噬細胞以及其他免疫細胞類型。

利用單細胞RNA測序技術，研究人員發現：

• 同類細胞異質性較大。?同一細胞類型的個體細胞之間存在驚人的多樣性，并揭示了此前從未被描述的肝細胞、內皮細胞和Kupffer細胞的新亞型。盡管這些細胞雖然在形態學上沒有什么不同，但具有離散的基因表達譜。在揭示B細胞時，作者發現，MS4A1+CD37+的B細胞亞型上調MHCII類相關基因，并被定義為循環B細胞。

• 雙能上皮祖細胞揭示膽管細胞的發育軌跡。?研究人員還發現了膽管細胞亞群的一些此前未知的特性，并對其發育軌跡進行了詳盡的描述。

• 肝癌中存在擾動的細胞狀態。?作者對三名患者的HCC組織中的CD45 +和CD45–細胞進行了測序，從腫瘤中發現了多種細胞類型，包括癌細胞，內皮細胞，庫普弗細胞。

  將NKT細胞和NK細胞與正常肝細胞圖譜進行比較，差異基因表達分析和免疫組化發現，癌細胞失去了細胞色素P450基因（如CYP2E1和CYP2C8）和肝周圍區帶狀基因CPS1的表達，以及正常肝細胞的代謝信號。他們顯示出AKR1B10的表達增加，AKR1B10是HCC的已知生物標志物，可能參與肝細胞癌變。此外，免疫組織化學證實IL32（一種促炎性TNFα誘導細胞因子）在癌細胞中高度上調。

  總體而言，癌細胞顯示出WNT和Hedgehog信號通路的上調，突顯了EPCAM +正常肝祖細胞與觀察到的癌細胞群之間的相似性。

意義：該圖譜為肝臟疾病的研究提供了重要參考，將有助于開發急需的人類肝臟模型，包括類器官和人源化肝臟嵌合體小鼠模型。作者還強調，這樣的細胞圖譜可能不僅對理解正常的肝臟生物學有幫助，而且對理解肝癌和其他形式的肝臟疾病尤為重要。

關鍵詞：肝癌炎癥狀態和細胞間的互作關系

2019年10月31日，北京大學生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）、生命科學學院、北京未來基因診斷高精尖創新中心（ICG）張澤民課題組聯合首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院彭吉潤課題組以及德國藥企勃林格殷格翰公司多位科學家，在國際期刊***Cell***發表了題為Landscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma的研究論文。

研究團隊結合10x Genomics和SMART-seq2兩種單細胞RNA測序技術，對肝癌患者多個組織的免疫細胞做出了系統性的刻畫，分析了免疫細胞動態遷移和狀態轉化的特征，探索了它們在肝癌治療上的潛在價值。?（Hemberg-lab單細胞轉錄組數據分析（七）-導入10X和SmartSeq2數據Tabula Muris）

本研究收集肝癌病人的癌組織、癌旁組織、淋巴結、外周血和腹水五種組織的CD45+免疫細胞進行實驗，并分析肝癌免疫微環境中的細胞類型、表達特征，以及不同組織之間細胞的動態變化與聯系。

研究內容：

• 腹水中的淋巴系和髓系細胞可能具有不同的來源。?作者通過對以上組織進行單細胞轉錄組測序，發現不同組織的免疫組成有較大差異，腫瘤中的巨噬細胞構成腹水中髓系細胞的主要來源?，而淋巴細胞主要來自于血。

• 研究者發現肝癌腫瘤中的巨噬細胞呈現兩種不同的狀態?：TAM-like和MDSC-like狀態。生存分析表明，前者的特征基因與預后不良有關，其表達的兩個關鍵基因SLC40A1和GPNMB也與預后不良有關。

• 腫瘤中的LAMP3+ DC是成熟態的DC，具有向肝淋巴結遷移和與多種淋巴細胞相互作用的潛在能力?。

• 通過前沿的生物信息學分析方法RNA velocity和基于線粒體突變的進化樹構建，研究者發現LAMP3+ DC可能同時起源于cDC1和cDC2，且具有向肝淋巴結遷移的潛在能力。

意義：本項研究首次對肝癌臨床樣本進行包括病理組織在內的多組織位點的收集，并利用前沿的生物信息學分析方法，通過自體對照，不僅描述了肝癌微環境的免疫組分和狀態，而且描繪了腫瘤浸潤免疫細胞跨組織的動態過程。

關鍵詞：瘤內異質性，微環境及預后

2019年10月美國國家癌癥研究所癌癥研究中心在期刊***Cancer Cell***上發表題為Tumor Cell Biodiversity Drives Microenvironmental Reprogramming in Liver Cancer的研究論文。

作者通過對肝細胞癌（HCC）和肝內導管癌（iCCA）患者的癌癥樣本進行單細胞測序，揭示瘤內異質性（ITH）與患者用藥的預后關系，闡述腫瘤微環境及免疫細胞極化條件下對腫瘤細胞的影響。

研究內容：

作者首先對HCC和iCCA的腫瘤樣本進行單細胞測序,發現與之前表達一致，腫瘤細胞形成patient-specific clusters(就是每個患者的腫瘤細胞均為單獨聚類)，其他的非腫瘤細胞則可以根據細胞類型進行聚類，如T，B，CAFs和TAM等（Hemberg-lab單細胞轉錄組數據分析（十二）- Scater單細胞表達譜tSNE可視化）。

• 瘤內異質性與患者預后高度相關：為了確認瘤內異質性（ITH）的程度，作者發明了tumor cell-specific transcriptomic diversity scores去評估ITH，并將8個腫瘤樣本分為高變組（Div-high）和低變組（Div-low）。作者發現與高變組相比，低變組腫瘤患者的預后更好。為了證實以上的觀點，作者分別使用ICGC（https://icgc.org）上的隊列數據（bulk transcriptome）進行生存分析，發現與單細胞數據觀點相同。

• VEGF在癌細胞中的表達與TME重編程相關：由于在高變組和低變組的非腫瘤細胞也發現有一定的不同，作者認為可能是高變組的腫瘤細胞通過細胞因子誘導腫瘤微環境（TME）進行重編程。作者在高變和低變組中的top差異基因為VEGFA（vascular endothelial growth factor A），尤其是在CAF(cancer-associated fibroblasts)，TAM(tumor-associated macrophages)和TEC( tumor-associated endothelial cells)中。并發現VEGF可以調節缺氧相關基因并導致TME極化。

• 低變組腫瘤細胞相關的T細胞表現出細胞溶解活性：作者發現T細胞毒性相關基因（如GZMA,GZMB,GZMH,PRF1）等均在低變組高表達，而免疫檢查點分析（如PDCD1,IFNG,NKG7）等也在低變組高表達。結果表明，HCC和iCCA中的T細胞景觀十分復雜，并且某些T細胞亞群與患者的預后密切相關。其結果還表明，T細胞在Div-High和Div-Low腫瘤中的作用不同，這可能是腫瘤免疫監視狀態的指標。

意義：單細胞分析提供了一種可行的策略，可在單細胞水平上了解ITH的動態，這可能有助于了解腫瘤生態系統內的行為和調控機制。

關鍵詞：多組學揭示腫瘤異質性及免疫表型分型

2019年6月由浙江大學醫學院附屬第一醫院肝膽胰外科團隊在***Hepatology***上發表題為Integrated multiomic analysis reveals comprehensive ?tumour heterogeneity and novel immunophenotypic ?classification in hepatocellular carcinomas的研究內容，通過全外顯子組測序，RNA測序，基于質譜的蛋白質組學和代謝組學，cyTOF和單細胞分析，對腫瘤的異質性進行評價，對免疫微環境進行分析。

研究內容：

• 蛋白質組學分析和拷貝數改變。在所有樣品中，作者總共檢測到11266個DNA上的非同義單核苷酸變異（SNV），RNA水平上的14706個非同義SNV和蛋白質水平上的1875個單氨基酸變異。通過比較MS/MS譜圖和由WES突變數據轉化的蛋白質數據庫，分析了突變蛋白質。基因組中檢測到的僅20.8％的體細胞突變在轉錄組中表達。基因組和轉錄組中已確認的蛋白質水平變異體的數量也很少（9.32％）。

• HCC患者腫瘤異質性的不同維度：作者使用基因組，轉錄組學，蛋白質組學，代謝組學和免疫學分析描述了病灶內，病灶間/腫瘤內和腫瘤間/患者間的異質性。在基因組維度上，同一腫瘤中不同病灶的突變譜不同，但病灶間/瘤內異質性程度小于瘤間異質性。

• PI3K-Akt信號通路和酮體代謝與抗腫瘤免疫相關：為了了解腫瘤異質性背后的潛在機制，并發現腫瘤細胞與局部免疫之間的潛在關系，作者開發了一種富集方法，并使用基因組，轉錄組學和代謝組學數據生成了整合圖。兩條KEGG通路（即PI3K-Akt信號通路，酮體的合成和降解）與HCC微環境中腫瘤浸潤性T細胞的豐度緊密相關。PI3K-Akt信號通路富集得分高與T細胞浸潤增加有關。總體而言，參與此途徑的大多數蛋白質（來自蛋白質組學數據）的表達水平與T cell豐度呈負相關且顯著相關。這些數據為腫瘤異質性提供了分子見解，并提出了新穎的機制，腫瘤細胞通過這種機制來影響HCC的抗腫瘤免疫力。

• 新型免疫表型分類的基本原理：作者首先探討了這三種HCC亞型之間的代謝組學差異。HCC亞型3表現出抑制的糖酵解作用和增強的線粒體呼吸作用，這歸因于降低的乳酸水平和增加的涉及三羧酸（TCA）循環的代謝產物豐度。HCC亞型2顯示增加的核苷酸生物合成活性，而亞型1的特征是通過尿素循環上調所引起。介導這些代謝過程的酶表達水平的改變與代謝物水平的改變是一致的。最后作者使用qPCR驗證其免疫表型分類的有效性。

意義：在HCC的各個方面都存在全面的腫瘤內和腫瘤間異質性。基于結果，作者提出了一種新型的HCC免疫表型分類法，該分類法有助于預后預測，并可能支持有關治療選擇的決策。

Reference

• https://www.nature.com/articles/s41586-019-1373-2

• https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(19)31119-5.pdf

• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1535610819303757

• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6839802/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2019汇总之从4个关键词看单细胞与肝癌文献的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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