腦組織惡性腫瘤包括膠質(zhì)瘤和顱外腫瘤（如肺癌）。大約50%的肺腺癌（LUAD）患者最終會(huì)發(fā)展為腦轉(zhuǎn)移。然而，神經(jīng)膠質(zhì)瘤（GM）和肺-腦轉(zhuǎn)移（LC）的具體特征在很大程度上是未知的。

為了更詳細(xì)地了解LUAD轉(zhuǎn)移瘤和膠質(zhì)瘤的TME特征，烈冰合作伙伴—復(fù)旦大學(xué)腫瘤醫(yī)院金偉教授和曹依群教授團(tuán)隊(duì)近期在Clin. Transl. Med（IF=8.554）上發(fā)表了題為Single-cell RNA sequencing reveals cellular and molecular reprograming landscape of gliomas and lung cancer brain metastases的研究成果，該研究通過(guò)scRNA-seq技術(shù)解析了GM和LC細(xì)胞的異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)了一組具有特異性分子標(biāo)記的干細(xì)胞樣細(xì)胞，提示可能存在藥物靶點(diǎn)。

烈冰生物參與了本研究中的單細(xì)胞測(cè)序及數(shù)據(jù)分析工作，下面一起來(lái)了解下本文的研究思路和成果吧~

------------實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)---------------

實(shí)驗(yàn)分組：GM：LC=4：10

單細(xì)胞捕獲平臺(tái)：烈冰生物 BD Rhapsody平臺(tái)

單細(xì)胞分析工具應(yīng)用：NovelBrain^®生信分析云平臺(tái)：細(xì)胞聚類(lèi)分析，subCluster分析，擬時(shí)序分析，CytoTRACE分析，細(xì)胞通訊分析，SCENIC分析，QuSAGE分析，差異基因表達(dá)分析，inferCNV分析等

主要技術(shù)手段：單細(xì)胞測(cè)序，多重?zé)晒饷庖呓M化等

----------------研究結(jié)果解析-----------------

01 GM和LC中的細(xì)胞群的鑒定

為了探索的微環(huán)境景觀和免疫狀態(tài)，團(tuán)隊(duì)從4個(gè)GM和10個(gè)LC樣本中獲得了61867個(gè)細(xì)胞，并根據(jù)EGFR突變狀態(tài)或PDL1表達(dá)進(jìn)一步分為兩組，共28個(gè)細(xì)胞簇，包括上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、免疫細(xì)胞（髓系細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞）和成纖維細(xì)胞。

其中上皮細(xì)胞分布在LC組，而星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞（OPCs）在GM組中明顯更高。在TME中差異表達(dá)的基因中，發(fā)現(xiàn)GM組中有573個(gè)基因表達(dá)下調(diào)，522個(gè)基因表達(dá)上調(diào)。

02 增殖巨噬細(xì)胞亞群與不良預(yù)后相關(guān)

基于特征基因?qū)λ?strong>腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）評(píng)分發(fā)現(xiàn)，TAMs中的4類(lèi)亞群可能來(lái)源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)駐留小膠質(zhì)細(xì)胞（CNS），其他可能來(lái)源于單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞（MDMs），而MDMs可進(jìn)一步細(xì)分為M1巨噬細(xì)胞、M2巨噬細(xì)胞以及骨髓源性抑制細(xì)胞（MDSCs）。

其中，增殖巨噬細(xì)胞簇高表達(dá)細(xì)胞因子CCL2（可促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化）和免疫檢查點(diǎn)抑制配體基因CD276、LGALS9和CD47。重要的是，增殖的巨噬細(xì)胞顯示出多種在細(xì)胞增殖中起作用的轉(zhuǎn)錄因子（MYBL2、E2F2和EZH2等）的富集。此外，TCGA預(yù)后分析顯示增殖巨噬細(xì)胞組與LUAD的不良預(yù)后相關(guān)。

03 中性粒細(xì)胞可能參與腫瘤血管生成

中性粒細(xì)胞可進(jìn)一步細(xì)分后發(fā)現(xiàn)存在一類(lèi)產(chǎn)生氧自由基（ROS）的中性粒細(xì)胞并顯示了HIF-1信號(hào)通路上調(diào)（表達(dá)HIF1A、LDHA和VEGF-A等基因）。據(jù)報(bào)道，LDHA可以介導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，HIF1A在血管生成、細(xì)胞存活、葡萄糖代謝中發(fā)揮作用。

代謝分析還顯示，產(chǎn)生ROS的中性粒細(xì)胞激活了糖酵解和果糖以及甘露糖的代謝。鑒于趨化因子可以調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的遷移，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了趨化因子在中性粒細(xì)胞的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生ROS的中性粒細(xì)胞顯示CXCL8和VEGFA的表達(dá)增加，可能在血管生成中發(fā)揮重要作用。

04 內(nèi)皮細(xì)胞支持血管生成

細(xì)分后的內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）亞群中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)不同的EC亞群細(xì)胞可能具有組織特異性：LC來(lái)源的EC_C0和C2亞群顯示促進(jìn)血管生成基因（PLVAP和CD93）的高表達(dá)。細(xì)胞通訊分析發(fā)現(xiàn)，EC_C0、C1和C2與成纖維細(xì)胞相互作用密切，而成纖維細(xì)胞中的肌成纖維細(xì)胞可促進(jìn)組織重塑、腫瘤間質(zhì)重塑和血管生成，即ECs和成纖維細(xì)胞間的相互作用可能促進(jìn)了LUAD和腦轉(zhuǎn)移瘤中的血管生成。

05 癌癥干細(xì)胞樣細(xì)胞在上皮細(xì)胞中富集

基于癌癥干細(xì)胞（CSCs）是導(dǎo)致癌癥轉(zhuǎn)移和化療或放療耐藥性的細(xì)胞亞群，團(tuán)隊(duì)在7321個(gè)上皮細(xì)胞中，通過(guò)拷貝數(shù)變異分析鑒定了5533個(gè)惡性細(xì)胞并劃分為10個(gè)惡性上皮細(xì)胞亞群，基于CytoTRACE分析和擬時(shí)序分析顯示，惡性上皮細(xì)胞亞群中Mep_C3和C8分化程度較低，可能包含CSCs。此外，一些與干性相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子（FOSL1等）在Mep_C3和C8中明顯富集。

06 上皮細(xì)胞表現(xiàn)出更高的染色體不穩(wěn)定性

為進(jìn)一步了解拷貝數(shù)變異（CNV）和上皮細(xì)胞間的關(guān)系，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)高CNV的細(xì)胞也表達(dá)了與染色體不穩(wěn)定性（CIN）相關(guān)的基因（TP53/MDM2和EGFR等），而CIN低水平的細(xì)胞中存在黏附基因的富集，可能協(xié)助高CIN的細(xì)胞轉(zhuǎn)移到腦組織。此外，PDL1高表達(dá)的上皮細(xì)胞中PI3K-AKT信號(hào)通路增加，而抗原加工、呈遞和蛋白加工減少。PDL1的高表達(dá)也對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子GATA6也高表達(dá)且提示與CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTLs）的功能障礙有關(guān)，而EGFR突變促進(jìn)了EGR1的表達(dá)，提示與抗EGFR治療的耐藥性相關(guān)。

---------全文總結(jié)----------

總的來(lái)說(shuō)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大腦TME的免疫細(xì)胞室主要是由LC轉(zhuǎn)移形成的。該研究發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞樣癌細(xì)胞的一個(gè)子集，并為小膠質(zhì)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等的特征提供了新見(jiàn)解。而靶向GATA6聯(lián)合抗PDL1抗體可能為癌癥治療提供一種有效的策略。

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https://doi.org/10.1002/ctm2.1101
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