婦科腫瘤是一種多發(fā)病，由于其致病因素較復(fù)雜，癌變組織結(jié)構(gòu)多樣，受神經(jīng)內(nèi)分泌因素影響的不斷變化，所在部位又極易受細(xì)菌或病毒感染，很早就受到人們重視。婦科生殖器腫瘤又以卵巢癌，子宮頸癌，子宮內(nèi)膜癌較為常見，這三種腫瘤并稱為婦科生殖系統(tǒng)三大惡性腫瘤。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國每年約有 1.5 萬名女性死于卵巢癌，發(fā)病率雖次于宮頸癌和子宮內(nèi)膜癌，但死亡率卻占婦科惡性腫瘤之首。

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)作為一種新興的測(cè)序技術(shù)可在單個(gè)細(xì)胞的不同組學(xué)水平上對(duì)惡性腫瘤異質(zhì)性、腫瘤演變以及臨床診治等多個(gè)方面進(jìn)行深入地研究，成為研究惡性腫瘤強(qiáng)勁的后浪。

標(biāo)題：The Repertoire of Serous Ovarian Cancer Non-genetic Heterogeneity Revealed by Single-Cell Sequencing of Normal Fallopian Tube Epithelial Cells

正常輸卵管上皮細(xì)胞單細(xì)胞測(cè)序揭示漿液性卵巢癌的非遺傳異質(zhì)性

期刊：Cancer Cell

發(fā)表日期：2020/2/20

影響因子：23.92

平臺(tái)：Smart-seq2

摘要：

研究者發(fā)現(xiàn)，SOC 中的 NGH 可以通過正常輸卵管上皮細(xì)胞（FTE）的分子標(biāo)記而得以準(zhǔn)確測(cè)定，這些細(xì)胞是  SOC 的起源細(xì)胞。通過分析主要來自非卵巢癌患者的 6,000 個(gè) FTE 細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究者確定了 6 個(gè) FTE 亞型。研究者利用亞型特征來反卷積 SOC 表達(dá)數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)大量腫瘤內(nèi) NGH。重要的是，約 1,700 個(gè)腫瘤的 NGH 分層與生存率密切相關(guān)。該研究為 SOC 的準(zhǔn)確預(yù)后和分期治療奠定了基礎(chǔ)。

小結(jié)：

這項(xiàng)研究利用單細(xì)胞測(cè)序刻畫了人類輸卵管上皮組織（漿液性卵巢癌起源）的細(xì)胞圖譜，通過利用起源細(xì)胞的標(biāo)記基因組合，定義了一個(gè)不良預(yù)后的 EMT-high 亞型。從概念上而言，這項(xiàng)研究表明，通過研究腫瘤的細(xì)胞起源，可較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)癌癥發(fā)展。在轉(zhuǎn)化意義上，這項(xiàng)研究的成果可對(duì)卵巢癌的預(yù)后分析帶來重要影響，并且為對(duì) EMT-high 腫瘤亞型的臨床治療方法開發(fā)帶來啟發(fā)。

標(biāo)題：A single-cell landscape of high-grade serous ovarian cancer

晚期高級(jí)別漿液性卵巢癌單細(xì)胞圖譜

期刊：Nature Medicine

發(fā)表日期：2020/6/22

影響因子：36.13

平臺(tái)：10X

摘要：

晚期高級(jí)別漿液性卵巢癌（HGSOC）的女性經(jīng)常發(fā)生惡性腹水，并與耐藥性和預(yù)后不良相關(guān)。為了全面表征晚期高級(jí)別漿液性卵巢癌（HGSOC）腹水生態(tài)系統(tǒng)，研究者使用單細(xì)胞 RNA 測(cè)序?qū)?11 例 HGSOC 患者的 22 個(gè)腹水標(biāo)本中約 11,000 個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了分析。研究者發(fā)現(xiàn)腹水細(xì)胞的組成和功能程序（包括免疫調(diào)節(jié)性成纖維細(xì)胞亞群和巨噬細(xì)胞群體）的患者間差異很大。研究者發(fā)現(xiàn)以前描述的 HGSOC 免疫反應(yīng)性和間充質(zhì)亞型具有預(yù)后意義，這反映了免疫浸潤(rùn)和成纖維細(xì)胞的豐富性，而不是惡性細(xì)胞的不同亞群。惡性細(xì)胞變異性的部分原因是異質(zhì)拷貝數(shù)改變模式或干性程序的表達(dá)。惡性細(xì)胞共享炎癥程序的表達(dá)，這些炎癥程序在從另外收集的樣本中的約 35,000 個(gè)細(xì)胞的單細(xì)胞 RNA 測(cè)序中得到了重現(xiàn)，其中包括三個(gè)腹水、兩個(gè)原發(fā) HGSOC 腫瘤和三個(gè)患者腹水衍生的異種移植模型。在惡性細(xì)胞和與癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞中 JAK/STAT 途徑的抑制在短期培養(yǎng)和患者來源的異種移植模型中具有有效的抗腫瘤活性。這些工作有助于解析 HSGOC，并為開發(fā)新型治療方法提供了資源。

樣本：

包括 3 個(gè)樣本隊(duì)列，cohort 1：6 位患者的 8 個(gè)腹水樣本，cohort 2：6 位患者的 14 個(gè)腹水樣本，cohort 3：三個(gè)腹水樣本和兩個(gè)原發(fā)性腫瘤

主要結(jié)果：

1. HGSOC 腹水樣本的單細(xì)胞分群

首先使用 cohort 1  腹水樣本隊(duì)列進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序，共發(fā)現(xiàn) 18 個(gè)細(xì)胞亞群（圖 1b）。圖 1c 展現(xiàn)了不同患者樣本的細(xì)胞比例構(gòu)成，在癌細(xì)胞之間，發(fā)現(xiàn)有明顯的患者間異質(zhì)性（圖 1b-d），并證明與以前患者的治療史無關(guān)。在腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞中，研究者發(fā)現(xiàn)不同的細(xì)胞狀態(tài)，例如與 cluster6,7 相比，cluster8 和 9 高表達(dá)補(bǔ)體因子（C1QA / B / C 和 CFB），趨化因子（CXCL1 /2/10/12）和細(xì)胞因子（IL6 和 IL10）。然后探究了巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性，在 cluster 10 中可以將細(xì)胞分為兩個(gè)亞群，Group 1 高表達(dá) MHCII 類相關(guān)基因，IFNGR1, CD1D, CD36 and CD52，Group 2 高表達(dá)補(bǔ)體因子，組織蛋白酶編輯基因和 APO 基因。此外，Group 1 高表達(dá) M1 巨噬細(xì)胞的標(biāo)志物（IFNGR1，CD36，DDX5 和 MNDA）和 M2 分化的抑制因子（C3AR1），Group 2 高表達(dá) M2 巨噬細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物。

圖 1  droplet-based scRNA-seq  樣本單細(xì)胞分群及比例分析

2.  識(shí)別 HGSOC 患者間和患者內(nèi)惡性細(xì)胞的異質(zhì)性

結(jié)合 FACS，對(duì)樣本 cohort 2 進(jìn)行單細(xì)胞全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并發(fā)現(xiàn)一共可以分為 8 個(gè) clusters（圖 2a，b），包括上皮細(xì)胞，CAFs 及巨噬細(xì)胞。與巨噬細(xì)胞和 CAF 相比，惡性腫瘤細(xì)胞根據(jù)患者的來源進(jìn)行聚類（圖 2a，b），突出了個(gè)體之間的差異。接下來，研究者想要探究患者之間惡性細(xì)胞之間的變異性是否和 TCGA 中發(fā)現(xiàn)的亞型相一致：分化型，增生性，間質(zhì)性和免疫反應(yīng)性。如圖 2d 所示，在所有的腫瘤細(xì)胞中均表達(dá)高度分化的標(biāo)志，只有一個(gè) cluster 高表達(dá)增殖的標(biāo)志，而間充質(zhì)和免疫反應(yīng)性在腫瘤細(xì)胞中基本不表達(dá)，但分別由 CAF 和巨噬細(xì)胞 cluster 中高度表達(dá)。因此，間充質(zhì)和免疫反應(yīng)性亞型可以分別代表 CAF 和巨噬細(xì)胞的腫瘤內(nèi)豐度。因此，基于 bulk seq 的亞型分類可能主要反映了腫瘤生態(tài)系統(tǒng)的組成，而不是癌細(xì)胞衍生的 HGSOC 亞型。

圖 2   使用  FACS 和 plate-based scRNA-seq 對(duì)腹水樣本的單細(xì)胞分群

3.  確定每個(gè)患者惡性細(xì)胞之間不同的表達(dá)程序

研究者利用非負(fù)矩陣分解（NMF）在整個(gè)惡性細(xì)胞中鑒定出 35 個(gè)模塊，這些模塊具有一致的基因表達(dá)變化（圖 3）。模塊中包含許多功能，包括細(xì)胞周期（例如 CCNA2，CCNB2 和 AURKB），炎癥（例如 IL6，IL32，TNF 和 IFI6）以及壓力或激活（例如 HSPA5–7，ATF4，JUN 和 DDIT3）。

圖 3 瘤內(nèi)不同模塊的基因表達(dá)差異

4.  炎性癌細(xì)胞程序可以通過腹水微環(huán)境誘導(dǎo)或反映癌細(xì)胞的內(nèi)源性

為了評(píng)估不同的可能性，研究者通過對(duì)三個(gè)建立的 PDX 模型（DF20，DF68 和 DF101）進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序（圖 4），發(fā)現(xiàn) PDX 與患者癌細(xì)胞之間存在強(qiáng)烈的相關(guān)性（Pearson's r = 0.819）。9 個(gè) PDX 模塊與患者樣品中的模塊相似，包括 3 個(gè)細(xì)胞周期（PDX 模塊 1 -3）和 3 個(gè)干擾素反應(yīng)程序（PDX 模塊 6 -8）（圖 4f），突出患者與 PDX 模型異質(zhì)性模式之間的相似性（除了細(xì)胞周期外）。在 PDX 模型中未檢測(cè)到患者中發(fā)現(xiàn)的其他兩個(gè)與炎癥相關(guān)的程序（細(xì)胞因子和抗原呈遞模塊）（圖 4g），這表明它們?cè)诎┘?xì)胞中的表達(dá)可能取決于完整的免疫系統(tǒng)。

圖 4 惡性細(xì)胞中的某些程序在患者腹水和 PDX 之間復(fù)發(fā)

5.  為了確定 JAK / STAT 抑制的影響，研究者使用了針對(duì)該通路不同節(jié)點(diǎn)的 15 種化合物以及 HGSOC 細(xì)胞系 OVCAR4 中的鉑類化學(xué)療法進(jìn)行了藥物篩選，并鑒定出 JSI-124 可以作為細(xì)胞活力的有效抑制劑（圖 5a）。JSI-124 在三種不同的患者來源的細(xì)胞培養(yǎng)模型和其他 HGSOC 細(xì)胞系中顯示出納摩爾劑量的抗腫瘤活性，而其他常用于治療 HGSOC 患者的藥物幾乎沒有活性（圖 5b，c）。在 PDX 模型中，JSI-124 治療的早期（腹膜內(nèi)或皮下注射腫瘤細(xì)胞后 7  d）消除了惡性腹水的發(fā)生以及腫瘤分別生長(zhǎng)（圖 5g，i），并且可以顯著降低了疾病負(fù)擔(dān)（圖 5h，j）。 總之，這些結(jié)果表明，通過作用于惡性細(xì)胞，非惡性細(xì)胞或兩者，JAK / STAT 抑制劑可能是 HGSOC 患者的有效治療選擇。

圖 5  JAK / STAT 抑制可降低 HGSOC 模型的生存力，球體形成和侵襲能力

本期婦科腫瘤在單細(xì)胞測(cè)序中的研究就介紹到這里，后續(xù)還會(huì)與大家分享婦科腫瘤在轉(zhuǎn)錄組學(xué)中的研究動(dòng)態(tài)，感興趣的老師記得關(guān)注哦！

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