「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

2020-10-23 轉化醫學網

本文為轉化醫學網原創，轉載請註明出處

作者：Cathy

導言：結直腸癌（CRC）是胃腸道中常見的惡性腫瘤，其發病率和病死率在消化系統惡性腫瘤中僅次於胃癌、食管癌和原發性肝癌。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。為了剖析這些非癌性細胞的變化，湯富酬等人通過單細胞多組學測序技術，揭示了結直腸癌基質細胞中普遍存在的基因組變異，並鑑定出CRC中顯示預後不良的特異性標誌物。

該研究於10月22日發表在《Cancer Cell》雜誌，題為「Single-Cell Multiomics Sequencing Reveals Prevalent Genomic Alterations in Tumor Stromal Cells of Human Colorectal Cancer」。

他們採用單細胞基因組和轉錄組測序技術，分析了21例大腸癌患者的腫瘤和正常組織樣本以及6例無癌老年對照組的樣本。研究人員發現，在腫瘤微環境和正常組織中，免疫細胞、成纖維細胞和內皮細胞中普遍存在體細胞拷貝數變異（somatic copy number alterations，SCNAs），儘管它們在結直腸癌患者中更為普遍。尤其是，他們注意到腫瘤微環境中成纖維細胞內7號染色體的增益顯著。

圖解摘要

研究人員表示：「總的來說，我們通過對從結直腸癌患者和老年無癌個體中分離出的FACS（流式細胞螢光分選技術）分選細胞進行單細胞多組學測序，以單細胞解析度檢測到了SCNAs，並為我們分析的每個個體的成纖維細胞、內皮細胞和免疫細胞普遍存在的永久性基因改變提供了令人信服的證據。」

研究人員從結直腸癌患者的正常、腫瘤、血液和淋巴結樣本中分離出了這些細胞類型，並從未患癌症的老年人的血液樣本中分離出免疫細胞。總體而言，他們產生了超過15000個細胞的RNA圖譜，以及其中近13500個細胞的DNA圖譜。這些細胞包括大約1500個上皮細胞，2000個成纖維細胞，9000個免疫細胞和1000多個內皮細胞。

從這些數據中，他們發現SCNAs普遍存在於腫瘤微環境中的細胞，以及正常組織和腫瘤組織的免疫細胞中。

研究人員還指出，他們從每位結直腸癌患者，和老年正常個體中分析出的每種細胞類型中，均發現了SCNAs，這表明這種變異是普遍存在的。例如，無癌老年人的免疫細胞中有2.9%到10.2%攜帶SCNAs。

然而，在患有癌症的個體中，受SCNAs影響的細胞比例更高。特別是腫瘤組織中攜帶SCNAs的成纖維細胞比例在11.1%到47.7%之間，而鄰近正常組織中有1.1%到11.5%的成纖維細胞攜帶有SCNAs。

研究人員指出，7號染色體的增益在腫瘤微環境中尤為顯著。腫瘤組織的成纖維細胞中富集了7號染色體的全染色體增益，影響了大約四分之一的成纖維細胞。這表明有一個特定於成纖維細胞的克隆擴增過程。有趣的是，7號染色體上基因的平均表達水平只增加了26%，而不是預期的50%。

研究人員還發現了一組基因在腫瘤樣本，和鄰近正常組織的成纖維細胞之間存在差異表達。其中五個上調的基因：BGN，RCN3，TAGLN，MYL9和TPM2，先前在癌症基因組圖譜結直腸癌隊列中被證明與預後較差有關，因此它們在成纖維細胞中的表達可作為預後不良的標誌物。

研究人員表示：「我們的研究為結直腸癌腫瘤微環境中，基質細胞普遍的基因組變異和功能相關性提供了證據。」

參考資料：

【1】https://www.genomeweb.com/cancer/single-cell-analysis-colorectal-cancer-microenvironment-uncovers-somatic-copy-number#.X5J5N6EzbIV

【2】https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(20)30489-X

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