歐易單細(xì)胞測(cè)序助力解析膀胱癌微環(huán)境！2021年11月26日，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院泌尿外科利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序在BMC Medicine（IF：8.775）發(fā)表了膀胱癌生物標(biāo)志物相關(guān)成果，泌尿外科主任祖雄兵教授和陳金波副研究員為共同通訊作者，胡姣博士為第一作者。文章特別致謝歐易生物王恒允、巴永兵和陸瑤在單細(xì)胞測(cè)序分析中提供的幫助。

?研究背景?

膀胱癌（Bladder cancer，BLCA）是最常見(jiàn)的泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤之一，BLCA的腫瘤微環(huán)境具有明顯的異質(zhì)性。盡管在免疫檢查點(diǎn)阻斷、新輔助化療和靶向治療方面取得了可喜的進(jìn)展，但晚期BLCA預(yù)后仍然很差。描述腫瘤微環(huán)境（Tumor microenvironment，TME）的異質(zhì)性和功能特征，有助于實(shí)現(xiàn)BLCA精準(zhǔn)治療。雖然經(jīng)典分子亞型有效反映了TME的異質(zhì)性和特征，但在臨床應(yīng)用中仍受到一些限制。因此，開(kāi)發(fā)更加可靠的治療反應(yīng)預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療仍然具有挑戰(zhàn)性。

?文章信息?

文章題目：5mC regulator-mediated molecular subtypes depict the hallmarks of the tumor microenvironment and guide precision medicine in bladder cancer

發(fā)表期刊：BMC Medicine

樣本類型：1例BLCA根治樣本（肌浸潤(rùn)性，高級(jí)別）和1個(gè)公開(kāi)的BLCA單細(xì)胞數(shù)據(jù)集（GSE145137）

組學(xué)技術(shù)：scRNA-seq（共獲得6798個(gè)細(xì)胞）

影響因子：8.775

?文章簡(jiǎn)介?

作者整合了湘雅隊(duì)列和多個(gè)外部BLCA隊(duì)列，開(kāi)發(fā)了一種新的基于5-甲基胞嘧啶（5-Methylcytosine，5mC）調(diào)節(jié)子介導(dǎo)的分子亞型系統(tǒng)，并采用5mC評(píng)分作為定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。確定了兩個(gè)5mC clusters，其評(píng)分可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)經(jīng)典分子亞型、免疫表型、預(yù)后和多種治療方案的療效。

?主要研究結(jié)果?

通過(guò)無(wú)監(jiān)督聚類，研究人員識(shí)別出新的5mC調(diào)節(jié)子介導(dǎo)的分子亞型。應(yīng)用主成分分析計(jì)算5mC評(píng)分。然后，將經(jīng)典分子亞型、免疫表型、臨床結(jié)果和多種治療方案的療效與5mC評(píng)分進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，并利用scRNA-seq證實(shí)了5mC調(diào)控子的癌癥特異性過(guò)表達(dá)模式。

在湘雅隊(duì)列1例BLCA根治樣本（肌層浸潤(rùn)性，高級(jí)別）的scRNA-seq集中，質(zhì)控后得到6798個(gè)高質(zhì)量單細(xì)胞，采用t-SNE進(jìn)行可視化。通過(guò)InferCNV分析和細(xì)胞類型marker基因驗(yàn)證，共鑒定到7種細(xì)胞類型，包括腫瘤細(xì)胞、T細(xì)胞、炎性成纖維細(xì)胞（Inflammatory CAFs，iCAF）、肌成纖維細(xì)胞（Myo-fibroblasts，mCAF）、髓系細(xì)胞、B細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞（圖1）。

圖 1 單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)分析。（A）InferCNV評(píng)估每個(gè)細(xì)胞的拷貝數(shù)變異。（B）每種主要細(xì)胞類型的前10 個(gè)marker基因熱圖。（C-E）不同組和細(xì)胞類型的CNV水平。（F）本研究中定義的細(xì)胞類型t-SNE圖。

大多數(shù)5mC調(diào)控子相關(guān)基因在腫瘤細(xì)胞上顯著高表達(dá)，例如DNMT3A、MBD1、MBD3、UNG、NEIL1、ZBTB33、NTHL1、SMUG1、TDG、UHRF1、TET1、TET2和TET3（圖2）。6個(gè)5mC調(diào)控子相關(guān)基因，包括DNMT1、MECP2、MBD2、ZBTB38、MBD4和UHRF1，在癌細(xì)胞和非惡性細(xì)胞中均有表達(dá)。盡管如此，5mC調(diào)控子相關(guān)基因陽(yáng)性細(xì)胞的比例在癌細(xì)胞類型中最高。此外，在公開(kāi)BLCA單細(xì)胞數(shù)據(jù)集（GSE145137）中也觀察到類似結(jié)果。

圖 2 部分5mC調(diào)控子相關(guān)基因在單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)中的表達(dá)情況，featureplot和vilionplot

5mC cluster1分子亞型的高評(píng)分預(yù)示管腔亞型和非炎癥表型，特點(diǎn)是抗癌免疫力較低，但預(yù)后較好。此外，發(fā)現(xiàn)5mC cluster 1分子亞型的高評(píng)分預(yù)示著，患者對(duì)癌癥免疫療法、新輔助化療和放療的敏感性低，但對(duì)抗血管生成療法和靶向療法的有較高的敏感性。最后，作者對(duì)5mC評(píng)分進(jìn)行了泛癌種分析，在胸腺瘤、低級(jí)別膠質(zhì)瘤和腎透明細(xì)胞癌中5mC評(píng)分與四個(gè)關(guān)鍵免疫檢查點(diǎn)PD-L1、PD-1、CTLA-4和LAG-3的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。5mC評(píng)分反映了TME的許多生物學(xué)特征，例如抗癌免疫、免疫原性和癌癥干性，表明5mC評(píng)分可能是癌癥預(yù)后和免疫檢查點(diǎn)反應(yīng)的普遍預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

?文章結(jié)論?

基于新的5mC調(diào)節(jié)子亞型系統(tǒng)，全面反映了BLCA生物學(xué)特征，并提供了BLCA精準(zhǔn)治療的新見(jiàn)解。此外，5mC評(píng)分可能推廣到泛癌的免疫治療反應(yīng)和預(yù)后的預(yù)測(cè)指標(biāo)。

?參考文獻(xiàn)?

Jiao Hu,?Belaydi Othmane,?Jinbo Chen, Xiongbing Zu.?et al.?5mC regulator-mediated molecular?subtypes depict the hallmarks of the tumor?microenvironment and guide precision?medicine in bladder cancer.?BMC Medicine?(2021).

END

單細(xì)胞事業(yè)部? 撰文

本文系歐易生物原創(chuàng)

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