期刊：Theranostics 11.56分

測(cè)序技術(shù)：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

導(dǎo)語(yǔ)

胃癌仍然是全球癌癥相關(guān)死亡的第三大常見(jiàn)原因。開(kāi)發(fā)新的胃癌治療策略需要深入了解胃癌的腫瘤細(xì)胞和微環(huán)境。對(duì)9名未經(jīng)治療的非轉(zhuǎn)移性胃癌患者進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序，Tregs細(xì)胞在胃腫瘤組織中顯著富集，免疫抑制相關(guān)基因的表達(dá)增加，這表明存在更多的免疫抑制微環(huán)境。觀察CD8+T細(xì)胞簇，以及耗竭標(biāo)記物PDCD1、CTLA4、HAVCR2、LAG-3和TIGIT在這些特定細(xì)胞中的低表達(dá)水平。這些可能是胃癌患者免疫治療獲益有限的分子水平證據(jù)。此外，發(fā)現(xiàn)ACKR1在腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中特異性表達(dá)，與不良預(yù)后相關(guān)，并可能提供胃癌治療的新發(fā)現(xiàn)。此外，內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間的緊密相互作用暗示了成纖維細(xì)胞在腫瘤血管生成和維持腫瘤血管系統(tǒng)中的重要作用。

研究結(jié)果

1. 單細(xì)胞RNA測(cè)序確定胃癌的七種主要細(xì)胞類(lèi)型

9例未經(jīng)治療的非轉(zhuǎn)移性胃癌患者的新鮮腫瘤樣本和鄰近非腫瘤樣本，其中6名患者患有近端胃癌（標(biāo)記為P01-P06），3名患者患有遠(yuǎn)端胃癌（標(biāo)記為D01-D03）。共獲得47304個(gè)細(xì)胞，可檢測(cè)到200多個(gè)基因的表達(dá)，可以使用基于圖的聚類(lèi)獲得17個(gè)細(xì)胞簇（圖1B）?；诘湫蜆?biāo)記基因的表達(dá)和這些簇頂部不同表達(dá)的基因，研究將這些簇分為七種主要細(xì)胞類(lèi)型，包括T細(xì)胞和NK細(xì)胞（6簇）、B細(xì)胞（2簇）、髓樣細(xì)胞（2簇）、肥大細(xì)胞（1簇）、成纖維細(xì)胞（3簇）、內(nèi)皮細(xì)胞（1簇）、上皮細(xì)胞和惡性細(xì)胞（3簇）。

2.?胃腫瘤中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的顯著擴(kuò)增

接下來(lái)，對(duì)T細(xì)胞和NK細(xì)胞進(jìn)行重新分類(lèi)，確定了14個(gè)不同的簇（圖2A）?；诘湫蜆?biāo)記基因的表達(dá)和每個(gè)簇的最高差異表達(dá)基因（圖2B），研究將這些簇注釋為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和固有淋巴細(xì)胞（ILC）。對(duì)于CD4+細(xì)胞簇，T01被表征為具有CCR7特異性表達(dá)的天然CD4+T細(xì)胞。根據(jù)特異性表達(dá)的CXCL13，T04被歸類(lèi)為濾泡幫助T細(xì)胞，并且該簇增加了PDCD1和TIGIT的表達(dá)，表明處于耗盡狀態(tài)。Treg信號(hào)基因在腫瘤樣本中表現(xiàn)出一致的高表達(dá)（圖2D）。與正常Treg相比，腫瘤Treg增加了與免疫抑制相關(guān)的多個(gè)基因的表達(dá)，包括DUSP4、IL2RA、TNFRSF4、LAYN和LGALS1（圖2E）。腫瘤中Treg比例的增加，以及這些基因和通路的表達(dá)上調(diào)（圖2F），這表明胃腫瘤微環(huán)境的免疫抑制性質(zhì)。

3.?胃腫瘤中巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性

為了測(cè)試此處確定的巨噬細(xì)胞亞群是否符合經(jīng)典M1/M2模型，評(píng)估了這些巨噬細(xì)胞亞型的M1和M2特征的表達(dá)，結(jié)果顯示，INHBA+簇（M08）和ISG15+簇（M11）表現(xiàn)出更高的M1特征，而C1QC+簇（M9和M10）表現(xiàn)出更高的M2特征（圖3A），這表明胃腫瘤中巨噬細(xì)胞的體內(nèi)極化不能用M1/M2模型來(lái)解釋。在比較TAMs和C1QC+巨噬細(xì)胞的基因表達(dá)水平時(shí)，在INHBA+巨噬細(xì)胞中識(shí)別出49個(gè)上調(diào)基因，包括多種趨化因子，IL6，PTGS2，IL1RN和TIMP1（圖3B）。在樹(shù)狀圖中，INHBA+TAM和單核細(xì)胞位于單個(gè)分支中，這意味著該簇可能起源于腫瘤區(qū)域的浸潤(rùn)單核細(xì)胞（圖3D），并且免疫浸潤(rùn)分析表明，在INHBA+TAM中，多種轉(zhuǎn)錄因子的活性特異性上調(diào)，包括RELB、NFKB1、NFKB2等。

4.?內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在腫瘤血管生成中的相互作用增強(qiáng)

研究使用DB2，確定了腫瘤和正常樣本中由各種配體和受體對(duì)介導(dǎo)的潛在細(xì)胞間相互作用，在正常樣本中，三類(lèi)髓樣細(xì)胞中的細(xì)胞間相互作用略微富集（圖4A）。內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間的緊密相互作用表明，成纖維細(xì)胞與腫瘤血管生成和腫瘤血管系統(tǒng)的維持密切相關(guān)。除此之外，當(dāng)檢查不同內(nèi)皮細(xì)胞亞群和成纖維細(xì)胞的細(xì)胞間相互作用時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)EC-ESM1（尖端樣內(nèi)皮細(xì)胞）與四個(gè)成纖維細(xì)胞亞群（F01-F04）具有強(qiáng)烈的相互作用（圖4B）。EC-ESM1與這四個(gè)成纖維細(xì)胞亞群的相互作用主要由PGF、VEGFA、PDGF基因及其受體介導(dǎo)（圖4C），這些基因是血管生成的已知驅(qū)動(dòng)因子。但是，F(xiàn)LT1和PGF的相互作用僅在EC-ESM1和Fib-RGS5中觀察到，而在其他對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞簇中沒(méi)有觀察到?？傊?，內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞相互作用的增強(qiáng)是胃癌細(xì)胞間相互作用的根本改變。

參考文獻(xiàn)：

Single-cell landscape reveals active cell subtypes and their interaction in the tumor microenvironment of gastric cancer 2022; 12(8): 3818-3833. doi: 10.7150/thno.71833.