期刊：（IF：15.266）

技術(shù)：scRNA-seq、snRNA-seq

導(dǎo)讀

肝細(xì)胞癌（HCC）是一種常見的原發(fā)性肝癌，總生存率低。將非酒精性脂肪肝相關(guān)HCC患者的肝癌腫瘤和癌旁組織中生成的肝臟snRNA-seq數(shù)據(jù)、包括病毒和非病毒來源的癌組織、癌旁組織和正常肝臟樣本的肝臟scRNA-seq數(shù)據(jù)和TCGA數(shù)據(jù)庫和肝癌研究所(LCI)的癌組織和癌旁組織的bulk RNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)系分析來尋找HCC中的細(xì)胞類型差異。聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)增殖性Prol細(xì)胞在腫瘤中顯著富集，然后對TCGA和LCI的數(shù)據(jù)解卷積，發(fā)現(xiàn)8種細(xì)胞類型只有Prol顯著增加，為了確定該細(xì)胞類型對生存預(yù)后的臨床意義，通過COX回歸發(fā)現(xiàn)高Prol細(xì)胞類型占比與較差的生存結(jié)果相關(guān)。腫瘤抑制基因TP53和RB1的體細(xì)胞突變與HCC中Prol細(xì)胞類型的增加有關(guān)。為深入了解HCC相互依賴的生物學(xué)機(jī)制提供依據(jù)。??

結(jié)果

1. snRNA-seq和scRNA-seq數(shù)據(jù)整合分析

綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，鑒定出25個細(xì)胞亞群，再根據(jù)譜系將這些劃分為8個主要細(xì)胞類型。在腫瘤樣本中一個新的細(xì)胞類型顯著富集(80.4%)，將其命名為增殖(Prol)細(xì)胞亞型?；趍arker基因進(jìn)行GSEA分析并對25個細(xì)胞亞群進(jìn)行功能注釋，發(fā)現(xiàn)Prol的功能可能與生長和細(xì)胞分裂有關(guān)。為了進(jìn)一步研究Prol的增殖能力，根據(jù)G2M和S細(xì)胞周期基因的平均表達(dá)量對Prol進(jìn)行G2M和S模塊評分。來自Prol的細(xì)胞/細(xì)胞核顯示出顯著較高的S期和G2M期模塊評分。較高的細(xì)胞周期評分意味著Prol由活躍分裂的細(xì)胞組成。從Prol細(xì)胞的656個差異表達(dá)基因中篩選了15個差異倍數(shù)最高的Marker基因。其中12個曾在HCC發(fā)病機(jī)制中被證實或與該病的臨床特征相關(guān)。單細(xì)胞水平數(shù)據(jù)分析顯示Prol細(xì)胞類型與HCC相關(guān)。

2.?bulk RNA-seq數(shù)據(jù)驗證

根據(jù)現(xiàn)有的TCGA和LCI獲取的bulk RNA-seq數(shù)據(jù)，評估單細(xì)胞鑒定出的8 種主要cluster和25種亞群的細(xì)胞類型比例。在TCGA中搜索配對的HCC腫瘤和非腫瘤組織之間這8種細(xì)胞類型的豐度差異，結(jié)果顯示Prol是HCC腫瘤中唯一持續(xù)上調(diào)的細(xì)胞類型，與單細(xì)胞水平分析結(jié)果一致。marker基因表達(dá)分析進(jìn)一步確認(rèn)了Prol的marker基因在整體HCC組織水平顯著增加。

3.?Prol細(xì)胞集群與HCC的生存分析

為了確定Prol 細(xì)胞類型在TCGA上的臨床相關(guān)性，對TCGA和LCI數(shù)據(jù)庫中Prol對361例HCC患者總生存期（OS）和無進(jìn)展間隔（PFI）的影響進(jìn)行評估。根據(jù)中位數(shù)將 HCC患者分為低細(xì)胞型和高細(xì)胞型比例組，并根據(jù)年齡、性別和種族進(jìn)行單因素Cox分析以及在基因水平驗證基于細(xì)胞比例的結(jié)果。結(jié)果顯示，較高的Prol細(xì)胞類型比例與較差的生存結(jié)果相關(guān)，并且在 HCC 腫瘤侵襲性中起關(guān)鍵作用。腫瘤Prol細(xì)胞類型以及高表達(dá)基因和生存率之間的負(fù)相關(guān)在獨立的HCC隊列中是穩(wěn)健和可重復(fù)的。

4.?體細(xì)胞TP53突變與HCC中Prol細(xì)胞類型比例增加有關(guān)

TP53突變與肝癌的免疫微環(huán)境密切相關(guān)。對發(fā)現(xiàn)的69個顯著突變基因進(jìn)行了細(xì)胞類型與突變的關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)Prol是TP53或RB1突變個體中唯一顯著增加的細(xì)胞，TP53錯義、移碼和無義突變導(dǎo)致Prol比例顯著較高。Prol細(xì)胞/核的TP53突變評分也顯著高于其他細(xì)胞/核。表明這些腫瘤抑制基因的突變與HCC中與腫瘤相關(guān)的Prol細(xì)胞類型的擴(kuò)增有關(guān)。不同的體細(xì)胞突變可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞類型擴(kuò)增，并突出了TP53突變在增殖和不受控制的細(xì)胞生長中的作用。

利用全面的單細(xì)胞水平數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)新的Prol細(xì)胞類型在HCC中的重要作用。組織特異性和癌癥相關(guān)細(xì)胞類型的檢測可以促進(jìn)對腫瘤生物學(xué)的理解，在前瞻性驗證研究中具有發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物的巨大潛力。

參考文獻(xiàn)：

Alvarez M, Benhammou JN, Darci-Maher N, French SW, Han SB, Sinsheimer JS, Agopian VG, Pisegna JR, Pajukanta P. Human liver single nucleus and single cell RNA sequencing identify a hepatocellular carcinoma-associated cell-type affecting survival. Genome Med. 2022 May 17;14(1):50. doi: 10.1186/s13073-022-01055-5. PMID: 35581624; PMCID: PMC9115949.