...子刊】中科院利用單細胞轉錄組學研究,揭示了前列腺癌的細胞類型

2020-11-27 騰訊網

本文為轉化醫學網原創，轉載請註明出處

作者：Cathy

導言：前列腺癌（prostate cancer，PCa）是老年男性常見的惡性腫瘤，在歐美國家男性中，其發病率已超過肺癌佔第一位。在我國，受人口老齡化、飲食結構改變以及檢測水平提高等諸多因素的影響，其發病率呈逐年上升趨勢。

2009年，湯富酬等人首次報導了單細胞RNA測序技術。最近的一項研究中，中科院的研究人員利用基於液滴的單細胞RNA測序技術，發現了一種新的前列腺祖細胞類型，在某些情況下可能會促使前列腺癌的發生。

該研究由中國科學院的科學家領導，並於8月17日發表在《自然遺傳學》雜誌上，題為「Single-cell transcriptomics identifies a distinct luminal progenitor cell type in distal prostate invagination tips」

研究人員從小鼠前列腺中分離出的35000多個細胞，並進行了鑑定。前列腺上皮包括管腔細胞、基底細胞和神經內分泌細胞，但尚未得到深入的研究。

通過單細胞轉錄組學方法，研究人員發現了三種管腔細胞類型，其中一種稱為Luminal-C，可追溯到小鼠前列腺中的兩個不同位置。該細胞具有自我更新能力，可能代表前列腺癌的起源細胞。研究人員進一步證實了人類中Luminal-C細胞的存在。

高和他的同事在論文中寫道：「這些發現將增進我們對正常前列腺發育和前列腺癌的理解。」

研究人員使用基於液滴的單細胞RNA測序，分析了四隻健康成年雄性小鼠前列腺中的8500多個細胞。這些細胞分為11個不同的簇，表達不同的標記基因，其中許多是已知的簇標記。管腔細胞包括三個簇，它們被稱為Luminal-A，Luminal-B和Luminal-C。其中，Luminal-C細胞的標記是Tacstd2、Ck4和Psca基因的表達。

此外，Luminal-A和Luminal-B細胞在蛋白質摺疊，離子穩態和體液分泌方面的活性很強，而Luminal-C細胞則參與組織發育和上皮細胞分化。細胞軌跡分析顯示了從Luminal-C到Luminal-A和Luminal-B的軌跡。

通過對10周齡小鼠前列腺不同部位的13744個細胞進行分析，研究人員追蹤到了前列腺腹側的Luminal-A細胞，以及前列腺前部和背側前列腺的Luminal-B細胞。但是，在整個前列腺中都發現了Luminal-C細胞。

通過免疫螢光共定位分析，他們注意到一些Luminal-C細胞可以在遠端被發現，而在近端也發現了一些Luminal-C細胞，研究人員將其分為Dist-Luminal-C和Prox-Luminal-C兩個亞組。值得注意的是，他們在遠端前列腺腺體內陷尖端發現了Dist-Luminal-C細胞。

Dist-Luminal-C和Prox-Luminal-C細胞都是前列腺腔祖細胞，Dist-Luminal-C細胞可以再生遠端前列腺腔譜系，而Prox-Luminal-C細胞可以再生近端腔譜系。

研究人員發現，兩者都可以引發腫瘤。在Luminal-C譜系中，缺乏腫瘤抑制基因Pten的小鼠在遠端前列腺內陷尖端和近端前列腺中出現了前列腺增生。儘管研究人員指出，Dist-Luminal-C細胞和Prox-Luminal-C細胞都可以作為前列腺癌的細胞起源，但Dist-Luminal-C細胞似乎更易引起癌症。

研究人員進一步從一位男性體內分離出前列腺細胞，並分析了其中11000多個前列腺細胞，發現人類體內存在四組Luminal細胞亞型。他們發現了人類的Luminal-A，Luminal-B和Luminal-C細胞簇以及未定義的Luminal細胞群。

此外，研究人員分析了人類前列腺癌的活檢樣本，並發現其中Luminal-C標誌物TACSTD2、CK4和PSCA在這些樣本中的表達高於健康前列腺，這表明Luminal-C細胞可能是人類前列腺癌的起源細胞。

高及其同事表示：「我們的研究提供了對前列腺譜系層次的深入了解，確定了Dist-Luminal-C細胞是內陷尖端的管腔祖細胞群，並揭示了前列腺癌的潛在細胞起源之一。」

參考：

【1】https://www.genomeweb.com/sequencing/single-cell-transcriptomic-study-uncovers-cell-type-may-contribute-prostate-cancer#.XzzZc6EzbIV

相關焦點

  • 利用高精度單細胞轉錄組測序技術首次繪製食蟹猴卵巢單細胞衰老圖譜
    該研究利用高精度單細胞轉錄組測序技術首次繪製了食蟹猴卵巢的單細胞衰老圖譜，同時利用人類卵巢細胞研究體系，發現增齡伴隨的抗氧化能力的下降是靈長類卵巢衰老的主要特徵之一。 卵巢結構複雜，細胞組成具有高度異質性，其中包含處於多個不同發育階段的卵泡，還有其它為卵泡發育提供必要營養和支撐的多種細胞類型。。
  • 單細胞轉錄組學揭示肝實質和非實質細胞譜系的早期出現
    單細胞轉錄組學揭示肝實質和非實質細胞譜系的早期出現 作者：小柯機器人 發布時間：2020/10/31 20:57:43 加拿大特裡福克斯實驗室Pamela A. Hoodless團隊近日取得一項新成果。
  • Science子刊:揭示雄激素受體在晚期前列腺癌中的作用
    2019年8月10日訊/生物谷BIOON/---前列腺癌是指發生在前列腺的上皮性惡性腫瘤。2004年WHO《泌尿系統及男性生殖器官腫瘤病理學和遺傳學》中前列腺癌病理類型上包括腺癌（腺泡腺癌）、導管腺癌、尿路上皮癌、鱗狀細胞癌、腺鱗癌。其中前列腺腺癌佔95%以上，因此，通常我們所說的前列腺癌就是指前列腺腺癌。
  • 單細胞轉錄組+蛋白組+bulk RNAseq！多組學繪製全面肺衰老圖譜
    本文作者使用單細胞轉錄組學和基於蛋白質組學的質譜分析（mass spectrometry-based proteomics）來量化年輕和年老小鼠肺部30種細胞類型的細胞活性狀態變化。作者發現，衰老會導致轉錄噪聲增加，並且放鬆對表觀遺傳的控制。作者還觀察了衰老對於細胞類型特異性的影響，發現2型肺細胞和脂肪成纖維細胞膽固醇合成的增加，以及呼吸道上皮細胞的改變，是肺部老化的幾大標誌。
  • 單細胞轉錄組+蛋白組+bulk RNAseq!多組學繪製全面肺衰老圖譜
    本文作者使用單細胞轉錄組學和基於蛋白質組學的質譜分析（mass spectrometry-based proteomics）來量化年輕和年老小鼠肺部30種細胞類型的細胞活性狀態變化。作者發現，衰老會導致轉錄噪聲增加，並且放鬆對表觀遺傳的控制。作者還觀察了衰老對於細胞類型特異性的影響，發現2型肺細胞和脂肪成纖維細胞膽固醇合成的增加，以及呼吸道上皮細胞的改變，是肺部老化的幾大標誌。
  • 微陣列空間轉錄組與單細胞測序揭示胰腺癌結構
    微陣列空間轉錄組與單細胞測序揭示胰腺癌結構 作者：小柯機器人 發布時間：2020/1/16 10:36:33 美國紐約大學Itai Yanai團隊利用基於微陣列的空間轉錄組學和單細胞RNA測序
  • 研究揭示細胞轉錄組與染色質可及性圖譜
    研究揭示細胞轉錄組與染色質可及性圖譜 作者：小柯機器人 發布時間：2019/10/15 12:31:02 美國加州大學聖地牙哥分校Kun Zhang小組利用高通量測序方法，揭示了同一細胞中轉錄組和染色質可及性圖譜
  • Cell|單細胞轉錄組揭示脊索動物原腸胚動態形成過程
    教授與Lars Hufnagel教授團隊在Cell在線發表了題為MorphoSeq: Full Single-Cell Transcriptome Dynamics Up to Gastrulation in a Chordate的文章，綜合運用單細胞轉錄組學和光片成像技術
  • 「Cell子刊」湯富酬團隊利用單細胞多組學測序 證實結直腸癌基質細胞中普遍的基因組變異
    近日，北京大學的湯富酬等人利用單細胞多組學研究，發現在結直腸癌患者腫瘤微環境中發現的基質細胞具有普遍的基因組變異，其中一些變異可作為預後不良的標誌。腫瘤微環境中的細胞可能通過與癌細胞的相互作用而促進疾病的進展，但是對於這些非癌性細胞被癌細胞轉化的程度人們還知之甚少。
  • 【盤點】單細胞測序研究進展一覽
    在題為「Reproducible copy number variation patterns among single circulating tumor cells of lung cancer patients」的研究論文中，研究人員通過單細胞基因測序手段首次報導了對於癌症病人單個外周血循環腫瘤細胞的全基因組、外顯子組測序結果，此項研究對於揭示癌症轉移的分子機制具有重要意義，同時還為無創癌症診斷提供了一種新的技術手段
  • 科學家揭示整合單細胞和群體細胞轉錄組數據推斷細胞分化時間的作用
    該研究通過開發計算工具包（iCpSc）用於整合單細胞和群體細胞轉錄組數據，來預測細胞分化過程中單細胞的分化時間和路徑，並通過基因調控網絡分析尋找重要調控因子和信號通路。單細胞轉錄組測序技術作為強大的方法應用於分析發育和重編程過程的細胞異質性。分析細胞間異質性的關鍵目標就是尋找未知的細胞狀態或重構細胞譜系的發育軌跡。
  • 如何同時對單細胞進行多組學研究
    開創性的單細胞分析現在能夠對基因組、表觀基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組譜系進行分析。Cell旗下的Trends inBiotechnology綜述了為同一的細胞提供複雜的譜系，將不同維度的分析組合成多組學分析的方法。策略和活細胞螢光成像不同，組學的方法比如新一代測序和質譜是破壞細胞進行分析的。
  • Cell子刊新成果:建立人類精子發生過程高精度轉錄組圖譜
    8月30日，這一由中國團隊完成的新研究在國際知名學術期刊《Cell Stem Cell》上在線發表，他們首次從單細胞水平系統闡明了人類精子發生過程中的基因表達調控網絡和細胞命運轉變路徑，繪製了人類精子發生的高精度單細胞轉錄組圖譜，解析了成年男性全部生殖細胞類型及其關鍵的分子標記，並初步探索了將單細胞轉錄組技術用於人類非梗阻性無精症的研究和診斷。
  • 單細胞多組學技術的深度解析
    一，單細胞多組學技術的誕生單細胞測序技術的進步使人們能夠以前所未有的解析度和規模研究多細胞生物的基因調控程序。單細胞多組學工具的開發則是邁向了解生物系統內部工作的又一重大步驟。單細胞技術發展的最初努力集中在單細胞RNA測序上，它可以剖析轉錄組異質性，揭示給定複雜組織中以前未知的細胞類型或細胞狀態。
  • 彭廣敦教授:空間轉錄組測序技術轉錄組學研究領域的新方向
    本次會議多組學研究和臨床轉化研討會以邁向臨床精準醫療為主題，聚焦基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等多組學技術聯用研究臨床疾病，以及多組學數據的整合交叉分析應用，會議涉及基因變異、測序分析、轉錄調控、代謝研究、RNA幹擾等，力圖打通多組學研究到臨床應用的通道，推動多組學技術在醫學轉化上的應用。來自中國科學院上海生化細胞所的彭廣敦教授分享了「空間轉錄組測序技術」精彩議題。
  • Cell Stem Cell |單細胞譜系追蹤解析造血幹細胞命運與轉錄組特徵
    近年來高速發展的單細胞組學技術可以提供基因表達的「快照」，為發育生物學的研究翻開了嶄新的一頁。但是單細胞測序技術缺乏細胞譜系（祖代細胞-子代細胞關係）信息，因此單時間點的單細胞轉錄組數據尚不足以揭示細胞在連續時間軸上的發育命運。
  • 單細胞和空間轉錄組揭示類原腸胚的體節發生
    單細胞和空間轉錄組揭示類原腸胚的體節發生 作者：小柯機器人 發布時間：2020/3/3 11:31:58 荷蘭烏得勒支大學醫學中心Alexander van Oudenaarden、Susanne C. van den Brink
  • 研究揭示人視網膜及其類器官在單細胞解析度下的細胞類型
    研究揭示人視網膜及其類器官在單細胞解析度下的細胞類型 作者：小柯機器人 發布時間：2020/9/22 14:18:39 瑞士巴塞爾大學Botond Roska等研究人員合作揭示人視網膜及其類器官在單細胞解析度下的細胞類型。
  • 研究人員揭示乳腺細胞發育中細胞狀態特異性轉錄因子網絡和細胞譜...
    2019年10月8日，美國聖地牙哥的Salk研究所的Geoffrey Wahl團隊在Cell Reports雜誌上發表文章「Single-Cell Chromatin Analysis of Mammary Gland Development Reveals Cell-State Transcriptional Regulators and Lineage Relationships」，利用最前沿的單細胞染色質可接近性圖譜揭示了正常乳腺發育過程中細胞狀態特異性轉錄因子結合位點的變化動態和細胞譜系的關係
  • 靶向單細胞多組學方法,可在低深度下同時檢測蛋白表達和低豐度轉錄組
    （AbSeq），並使用納米孔捕獲單細胞以進行靶向轉錄組學分析。研究發現，靶向轉錄組學方法與蛋白質檢測相結合不需要其他方法那樣高的測序深度，並仍然保持對低豐度轉錄組的高靈敏度。結果顯示，該方法可同時檢測492個免疫相關基因和41個表面蛋白。 為驗證該方法，研究團隊將來自三個健康對照組的27,258個外周血單核細胞分成兩批，一批進行多組學流程分析，另一批進行基於流式細胞的表型分析。