近日，北京博奧晶典生物技術(shù)有限公司合作客戶上海長(zhǎng)海醫(yī)院任善成與加拿大多倫多大學(xué)何厚勝和復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院王建華合作在Nature Cell Biology（IF 20.042）發(fā)表前列腺癌腫瘤微環(huán)境的動(dòng)態(tài)重組最新研究成果“Single-cell analysis reveals transcriptomic remodellings in distinct cell types that contribute to human prostate cancer progression”，該研究闡明了腫瘤微環(huán)境中多種與疾病進(jìn)展相關(guān)的細(xì)胞亞群和轉(zhuǎn)錄水平改變，對(duì)治療靶點(diǎn)的確定和侵襲性腫瘤生物標(biāo)記物的開(kāi)發(fā)提供思路。

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研究背景

前列腺癌是世界范圍內(nèi)男性發(fā)病率第二位的惡性腫瘤。前列腺癌具有很強(qiáng)的臨床異質(zhì)性，部分可迅速發(fā)生骨、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等，是前列腺癌患者死亡的主要原因。前列腺癌顯著的臨床異質(zhì)性，表現(xiàn)為空間和克隆基因組的多樣性。相比之下，對(duì)前列腺腫瘤轉(zhuǎn)錄組的異質(zhì)性了解甚少，截至目前尚未有研究進(jìn)行系統(tǒng)全面地闡述。

研究結(jié)果

01

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組繪制前列腺癌圖譜

對(duì)12名患者的13個(gè)組織樣本（12例前列腺癌原發(fā)灶和1例前列腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶）進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，共獲得36,424個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)，注釋為20個(gè)細(xì)胞亞群，包括上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞系、內(nèi)皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T細(xì)胞等主要的細(xì)胞群體。

02

前列腺癌上皮細(xì)胞亞群分析

對(duì)上皮細(xì)胞亞群進(jìn)行進(jìn)一步的分群得到16個(gè)亞群。發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞亞群（Cluster 10），其分子特征與前列腺癌較好的預(yù)后相關(guān)，并特異性表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子CCL2，另一個(gè)上皮細(xì)胞亞群（Cluster 12），處于有絲分裂G2/M期，其分子特征與前列腺癌患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。多個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)也驗(yàn)證了兩種分子分型與前列腺癌患者預(yù)后相關(guān)。

03

浸潤(rùn)的CD8+效應(yīng)T細(xì)胞表達(dá)腫瘤標(biāo)記基因

進(jìn)一步分析前列腺癌內(nèi)T細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在一個(gè)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞亞群和兩個(gè)效應(yīng)T細(xì)胞亞群中特異性表達(dá)前列腺癌的臨床標(biāo)記物KLK3基因。效應(yīng)T細(xì)胞的細(xì)胞外囊泡和外泌體通路被激活，推測(cè)腫瘤分泌的囊泡介導(dǎo)KLK3轉(zhuǎn)移至T細(xì)胞，而原位雜交和免疫熒光驗(yàn)證了該結(jié)論。分析了四種額外癌癥數(shù)據(jù)庫(kù):頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)、非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)、結(jié)腸直腸癌(CRC)和肝細(xì)胞癌(HCC)。在所有四種癌癥類型中都發(fā)現(xiàn)了T細(xì)胞中腫瘤標(biāo)記基因的表達(dá)，表明這可能是浸潤(rùn)性T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的一般特征。

04

激活的內(nèi)皮細(xì)胞提高前列腺癌侵襲能力

進(jìn)一步分析內(nèi)皮細(xì)胞（EC），發(fā)現(xiàn)一類高表達(dá)腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞的特征基因，命名為激活的內(nèi)皮細(xì)胞（aECs）。對(duì)6個(gè)前列腺組織和5個(gè)來(lái)源于CRPC患者的腫瘤樣本進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序，擬時(shí)序分析發(fā)現(xiàn)aEC的比例隨腫瘤進(jìn)展逐步升高，與前列腺癌進(jìn)展密切相關(guān)。流式分選及體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)aEC細(xì)胞亞群能夠提高前列腺癌細(xì)胞的侵襲能力，說(shuō)明aEC在前列腺癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要的作用。

研究結(jié)論

該研究通過(guò)對(duì)前列腺癌進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序分析，確定了疾病侵襲性的上皮細(xì)胞。腫瘤微環(huán)境顯示了多個(gè)進(jìn)展相關(guān)轉(zhuǎn)錄組程序的激活。驗(yàn)證了癌細(xì)胞具有改變T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的能力。發(fā)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)皮亞群，與腫瘤細(xì)胞活躍有關(guān)，可促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲。該項(xiàng)研究對(duì)前列腺癌新型治療策略和腫瘤生物標(biāo)記物的開(kāi)發(fā)具有重大價(jià)值。