利用單細胞轉(zhuǎn)錄組揭示肝母細胞瘤的細胞結(jié)構(gòu)和發(fā)育軌跡

01

上海交通大學唐玉杰/夏強利用單細胞轉(zhuǎn)錄組揭示肝母細胞瘤的細胞結(jié)構(gòu)和發(fā)育軌跡

肝母細胞瘤（Hepatoblastoma, HB）是最常見的小兒肝癌，通常發(fā)生在3歲以下的兒童中，表明其可能起源于產(chǎn)前或非常早期產(chǎn)后肝組織的肝臟祖細胞。腫瘤組織的基因組分析發(fā)現(xiàn)基因組相關(guān)變異比較單一，大隊列轉(zhuǎn)錄組研究將預后較差的HB分成了3個亞型“hepatocytic”/“hepatocyte”/C1, “mesenchymal”/C2B和“liver progenitor”/“proliferative”/C2A，但是細胞組成和層次結(jié)構(gòu)以及每個HB亞型的細胞發(fā)育狀態(tài)和軌跡仍不清楚。

本文利用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序?qū)?名HB患者的腫瘤和遠端肝組織樣品進行分析，并收集了95例病人和經(jīng)過100例新輔助治療的病人的組織及逆行bulk轉(zhuǎn)錄組測序，利用反卷積分析將單細胞的轉(zhuǎn)錄組譜與HB隊列的新輔助化學療法治療后的HB隊列轉(zhuǎn)錄組相結(jié)合，建立了早期人肝實質(zhì)發(fā)育的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，單細胞轉(zhuǎn)錄組分析鑒定了具有相同轉(zhuǎn)錄組特征的不同腫瘤細胞亞型：HB1祖細胞樣/HB2間充質(zhì)樣/HB3肝細胞樣，并且發(fā)現(xiàn)高強度的HB1祖細胞樣亞型與患者的不良預后強相關(guān)，并基于其細胞組成建立了有效的HB亞型，進一步揭示了HB腫瘤細胞層次結(jié)構(gòu)不僅與經(jīng)典的癌癥干細胞（cancer stem cell, CSC）模型相吻合，而且還反映了早期人類肝實質(zhì)發(fā)育。此外，F(xiàn)ACT抑制可能破壞HB中MYC和SSRP1之間的致癌正反饋循環(huán)，可作為一種針對CSC樣HB1-Pro-like1亞群及其相關(guān)的高風險Pro-like1亞型HB的表觀遺傳靶向治療策略。

02

非常規(guī)T細胞的淋巴遷移促進了不同淋巴結(jié)中的部位特異性免疫

淋巴結(jié)（LNs）遍布機體全身，包含各種免疫細胞，能夠有效啟動病原體特異性的適應性免疫反應，其可以將淋巴管中來自外周組織的信息進行整合塑造適應不同外周組織的免疫反應，引流淋巴結(jié)（dLN）中的免疫反應需要平衡針對病原體的炎癥反應和抗原，受到攜帶組織信息的免疫細胞的調(diào)節(jié)，其他免疫細胞和調(diào)控部位特異性免疫反應還不清楚，并且非常規(guī)T細胞（UTCs）的組織特異性分布模式在連接組織免疫和LN功能方面的作用也不清楚。

本文研究者首先分離小鼠不同部位的淋巴結(jié)，對淋巴結(jié)進行刺激后檢測細胞因子的反應，發(fā)現(xiàn)信號較強的細胞因子雖然有不同，但主要貢獻者都是UTCs，表明這些次級淋巴器官之間不同的UTC驅(qū)動的免疫反應是基于LNs和臟器之間UTC的不同細胞組成。然后作者利用單細胞轉(zhuǎn)錄組對不同LNs種的UTC進行研究，發(fā)現(xiàn)Sell（CD26L）將細胞分成了兩大類，其中循環(huán)的CD62L+的UTC在所有LN中特征相似，而非循環(huán)的CD62L-的細胞的特征性組成和轉(zhuǎn)錄圖譜在引流不同組織的LN中有所不同，進一步采用LNs移植和FTY720等方法證明了UTC會通過淋巴持續(xù)遷移到組織引流的LNs，并產(chǎn)生特征性的和不同的免疫反應，后續(xù)的共聚焦顯微鏡集合單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和流式實驗進一步驗證了sdLN種Th17極化的UTCs在感染后形成了功能單元，并且其在不同的LNs中組成的差異性建立了組織特征性的、特定部位的免疫反應，從而將組織免疫與LN功能聯(lián)系起來。

UTCs的淋巴遷移是決定不同LNs中特定部位免疫力的關(guān)鍵因素，該研究對疫苗接種策略和免疫治療方法具有重大意義。

03

人腦癲癇病灶中的單細胞轉(zhuǎn)錄組學和表面表位檢測確定促炎癥的信號傳遞

癲癇（復發(fā)性無因癲癇）十分常見，但目前對于其發(fā)病機制尚不清楚�？贵@厥藥物是目前的一線治療方法，但是三分之一的患者患有藥物難治性癲癇(DRE)。目前只有切除性癲癇手術(shù)，即切除部分引起癲癇的腦組織，才能提供治愈方法。因此，深入研究癲癇的發(fā)病機制是十分重要的。

研究者做出假設(shè)，不適當?shù)拇傺讬C制可能是人類患者的難治性癲癇（對抗癲癇藥物無反應性）的發(fā)病機制。通過單細胞轉(zhuǎn)錄組和表位的索引測序（CITE-seq），揭示手術(shù)切除的癲癇病變組織的免疫轉(zhuǎn)錄組。本研究揭示了一種促炎微環(huán)境，包括小膠質(zhì)細胞的廣泛激活和其他促炎免疫細胞的浸潤。配體-受體(LR)相互作用組分析提供了小膠質(zhì)細胞和T細胞之間的潛在浸潤機制和直接的物理相互作用的證據(jù)，從而驗證了上述發(fā)現(xiàn)。

總之，這些數(shù)據(jù)提供了對癲癇組織中的免疫微環(huán)境的理解，并且可能為DRE和一些其他神經(jīng)炎癥疾病的介入治療提供指導。

04

單細胞術(shù)挖掘及驗證 | NRG4通過調(diào)控肝臟微環(huán)境來抑制非酒精性脂肪肝誘導的肝癌發(fā)展

脂肪肝是肝臟病變的早期階段，進一步會發(fā)展成非酒精性脂肪肝（NASH）、肝硬化及肝癌，NASH患者的慢性損傷會顯著增加肝硬化和肝癌等晚期肝病的風險，但約有40%-50%的NASH患者在發(fā)展為HCC時并沒有肝硬化，表明NASH誘導的HCC就有其特異的病理生理學因素。

本研究基于2019年的單細胞RNA測序數(shù)據(jù)對健康小鼠和非酒精性脂肪肝小鼠的肝臟非實質(zhì)細胞進行了分析，揭示了NASH肝臟的單細胞圖譜，其中巨噬細胞是占比最大的免疫細胞群，對巨噬細胞進行亞型分析獲得了5個亞群，找到了一群來自NASH的巨噬細胞，稱之為NASH相關(guān)的巨噬細胞（NAMs，Marker：Trem2，Apoe，C1qa和Gpnmb），進一步通過骨髓移植和流式分析表明NAMs主要來源于骨髓源性的單核細胞，與腫瘤相關(guān)的巨噬細胞相像；并基于單細胞數(shù)據(jù)也驗證了TGFβ信號誘導的非酒精性脂肪肝中巨噬細胞的生成；另外NASH組織中CD8+T細胞耗竭的現(xiàn)象也提示了Trem2+Mac和耗竭型CD8+T細胞促進NASH小鼠進一步發(fā)展未HCC，NRG4是一種脂肪組織富集的內(nèi)分泌因子，能減輕壓力誘導的肝損傷和飲食誘導的非酒精性脂肪肝，也有研究表明NRG4可調(diào)控腸道炎癥中巨噬細胞的存活和功能，但在NASH中還沒有相關(guān)研究。此作者對NRG4敲除小鼠和野生型小鼠進行bulk RNA-seq，發(fā)現(xiàn)NRG4的敲除上調(diào)了NAMs和T細胞耗竭相關(guān)基因的表達，下調(diào)了脂質(zhì)代謝，底物氧化和甾體激素合成相關(guān)基因，對其進行DEN或NASH誘導喂養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)NRG4敲除誘導的腫瘤數(shù)量增加了2.6倍，進行過表達后明顯減少了肝臟腫瘤符合，表明NRG4在NASH相關(guān)的HCC中扮演了激素樣的腫瘤抑制作用。

研究組構(gòu)建了NRG4人員重組融合蛋白對NASH-HCC進行治療能夠嫻熟降低腫瘤數(shù)量，提高存活率，聯(lián)用PDL1抗體聯(lián)用不僅沒有促進作用，反而抑制了hNRG4-Fc的腫瘤抑制作用。該研究從肝臟微環(huán)境解析了NASH-HCC分發(fā)病機制及治療靶點。

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