欧美日本成人_亚洲一区二区日本_国产污视频在线观看_先锋影视av_99视频+国产日韩欧美_黄页视频在线免费观看_天海翼av在线播放_在线视频精品免费_黄色一级片免费在线观看_国内精品久久久久久久_av动漫网站_日本a级大片

近些年，單細胞組學技術和空間組學技術的興起為科研人員的精準研究提供了堅實的基礎，單細胞轉錄組數據與空間轉錄組數據的結合分析已然成為癌癥治療研究的新熱點。接下來，小編將給大家介紹一下單細胞轉錄組學聯合空間轉錄組學的經典文章。

一．腎癌瘤內和相關區域的單細胞轉錄組圖譜

Mapping single-cell transcriptomes in the intra-tumoral and associated territories of kidney cancer于2022年11月23日發表在Cancer Cell上。英國韋爾科姆基金會桑格研究所Thomas J. Mitchell等研究人員合作繪制出腎癌瘤內和相關區域的單細胞轉錄組圖譜。作者研究了12名腎臟腫瘤患者的約27萬個細胞的單細胞轉錄組圖譜，然后用空間轉錄組學進行驗證。作者發現，CD8⁺T細胞克隆型的組織類型位置在很大程度上定義了它們的耗竭狀態，而腫瘤內的空間異質性并不能很好地解釋體細胞異質性。基于scRNA-seq數據的新突變識別使作者能夠廣泛地推斷基質細胞的克隆性和譜系并追蹤髓系細胞的分化。此外，作者發現了腫瘤細胞具有六個元程序以及上皮-間質轉化程序在腫瘤-正常界面高度富集，并與IL1B⁺巨噬細胞共同定位，這為腎癌的治療提供一個潛在的治療靶點。

以下是結果簡述：

1.多區域的腎癌基因組和單細胞轉錄組分析

樣本測序信息：1）從12名腎癌患者的外周血、正常腎臟、腫瘤核心的四個不同的區域和腫瘤正常界面中采集組織。此外，還采集了腎周脂肪、正常腎上腺、腎上腺轉移和腫瘤血栓的組織（圖1A），scRNA-seq和scTCR-seq測序數據用于后續分析。2）8名患者的11個腫瘤正常界面和5個腫瘤核心組織切片進行了空間轉錄組學。3）100例樣本進行了全外顯子組測序（WES）分析。

基于scRNA-seq，根據典型標記基因的表達，可將其大致分為12種主要細胞類型（圖1B、1C）。接下來，作者并觀察到不同的組織中具有不同細胞類型分布（圖1D）。隨后，進一步對主要細胞類型進行了亞群分析，從而確定不同組織中105個細胞亞群的差異性分布（圖1E）。整合四個最近發表的scRNA-seq數據集并且完善了細胞類型注釋，顯著改善了其TME的表征（圖2）。

對于NK細胞，作者發現主要包括NCAM1和FCGR3A表達亞群和一種表達KRT81和KRT86亞群，其可能主要在腫瘤組織中富集（圖1E）。對于內皮細胞，作者鑒定了IGFBP3⁺EC和膠原相關EC亞群，發現它們在腫瘤組織中顯示出顯著的富集（圖1E）。膠原相關EC在界面中更富集，可能通過細胞外基質（ECM）的產生在TME相互作用中發揮作用。作者還發現界面中可能富集了表達膠原的成纖維細胞亞群（圖1E）。這表明，不同的ECM產生基質細胞傾向于在界面中富集和共定位，可能發揮多種功能，包括細胞外環境重塑和細胞間相互作用。

2. CD8⁺T細胞克隆型的擴增及組織定位對其耗竭狀態的影響

根據典型標記基因的表達，作者確定了代表不同T細胞功能狀態的CD8⁺T細胞亞群（圖3A）。作者鑒定了高度表達組織駐留標記物（ITGAE和CD69）并特異性表達CXCL13的駐留記憶T（TRM）細胞（圖3A）。先前研究報道CXCL13⁺CD103（ITGAE）⁺ CD8⁺T細胞在介導人類癌癥中的B細胞募集和三級淋巴結構形成中發揮重要作用。他們還發現高表達FGFBP2和CX3CR1的亞群在外周血中顯著富集（圖3A和1E），因此，該細胞群可能代表激活的效應記憶T細胞（CD8⁺TEMRA）。還確定了兩個高表達LAG3、TIGIT、PDCD1、HAVCR2和CTLA4基因的耗竭型CD8T細胞群，其中有一個群具有最高的LAG3表達，并特異性表達IL10（圖3A）。在之前已報到的四個RCC單細胞數據集中未發現表達IL10的CD8+T細胞（圖2）。除此之外，作者還鑒定了兩個gdT細胞簇，gdT_Vd1（表達TRDV1）和gdT_Vd2（表達TRDV 2），這在之前的四項RCC研究中也沒有報道（圖2和3A）。

接下來，作者對CD8⁺T細胞進行了偽時間分析（圖3B）。隨著偽時間，發現細胞毒性相關基因（KLRG1、GNLY和GZMH）逐漸下調，而耗竭相關基因（CTLA4、HAVCR2和LAG3）逐漸上調（圖3C）。然而，前體耗竭相關基因（CXCR4、GZMK和GZMA）先上調，然后沿著偽時間逐漸下降（圖3C）。此外，將前十個擴增的TCR克隆型映射到軌跡上，觀察到單個TCR譜系通常被限制在相似的表型狀態，而不是分布在整個軌跡上（圖3D）。在多個患者中觀察到高度擴增的TCR克隆，每個克隆有100多個細胞，其中顯著高達30%的CD8⁺T細胞可來自單個克隆型（圖3E）。在耗竭的克隆型中，許多最擴增的CD8⁺TCR克隆具有相當比例的細胞周期循環細胞（圖3E）。這一發現與之前在黑色素瘤中的發現類似，腎癌中高度耗竭的T細胞的增殖尚未完全停止。作者還發現，無論克隆大小，平均耗竭程度和外周血中檢測到的CD8⁺TCR克隆型都是強反相關的，并且在外周血中很少檢測到耗竭的克隆型（圖3F）。就耗竭程度而言，CD8⁺T細胞的表型狀態顯示出對克隆擴增和組織位置的強相關性（圖3G）。

3. 空間定位主要影響CD8⁺克隆型異質性

作者利用WES數據中的體細胞突變構建了系統發育樹，以闡明腫瘤的克隆進化和ITH，發現大多數檢測到的驅動突變和關鍵CNV由單個腫瘤內的所有腫瘤克隆共享（圖4A）。除此之外，作者通過比較了個體腫瘤中CD8⁺T細胞的體細胞突變、空間定位和TCR克隆型之間的關系，發現腫瘤相關的克隆型在單個區域中頻繁富集（圖4B）。在腫瘤細胞上產生新抗原的體細胞突變被認為是抗原呈遞后T細胞克隆擴增的驅動因素。這一發現表明，TCR克隆擴增的異質性更多地與組織中T細胞的不同空間定位有關，而不是與體細胞突變的ITH有關。隨后作者通過驗證發現CD8⁺T細胞中的TCR異質性與空間定位比與體細胞異質性更密切相關（圖4C）。

作者還使用GLYPH2算法對預測識別相同表位的TCR進行聚類，共檢測到了擴展克隆型之間共享的六種模式（圖4D）。其中一種模式（SQDR%TDT）在兩種克隆型的不同腫瘤區域富集。其中兩種模式（SLGAG%TE和SVGQ%YE）代表著在成熟的不同階段出現的克隆型，每種模式都有一種克隆型存在于外周血和正常組織中，另一種模式在高耗竭水平的腫瘤中富集（圖4D）。

4. 髓系細胞的區域特征和進化

作者對髓細胞亞群分析，發現簇1、2、3和4 高表達CD14但缺乏FCGR3A表達為經典單核細胞主要存在于外周血中。簇5代表循環非經典單核細胞，FCGR3A高表達，但CD14缺乏表達。還鑒定了三種樹突狀細胞（DC）簇： pDC、cDC1和cDC2，其特征分別是JCHAIN、CLEC9A和CD1C的特異性表達（圖5A），以及肥大細胞特異性高表達TPSAB1，可能在腫瘤核心中富集（圖5B）。

作者還發現與其他正常組織相比，六個巨噬細胞簇（簇11–16）優先富集于腫瘤核心/界面，因此被定義為腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）。其余三個簇（簇6、簇7和簇8）在正常組織/界面中顯示富集，并被視為組織駐留巨噬細胞（TR Mac）（圖5B）。在六個TAMs簇中，MHC-II TAM（簇14）高度表達HLA-DRB5、APOE和APOC1，并且在腫瘤核心中比在腫瘤正常界面中更富集。相比之下，其他五個TAM簇在腫瘤核心和界面顯示出相似程度的富集（圖5B）。FN1⁺TAM高表達FN1和MARCO（圖5C），其先前被報道為腎癌中的特異性巨噬細胞亞群。還發現，FN1⁺TAM可能是RCC中的促瘤因子，該細胞群上調MDSC和M2極化相關基因（圖5D）。并且發現還高表達APOC4-APC2和TREM2基因的SPP1⁺TAM簇（圖5C）。在三個TR Mac群中，TR Mac.2在界面處富集（圖5B），并且高度表達IL1B和AREG（圖5C）;TR Mac.3顯示SEPP1和MRC1的高表達，并且在正常腎上腺中富集（圖5B和5C），但是TR Mac.3具有極高的M2和吞噬細胞特征表達，并表現出與FN1⁺TAM簇相似的通路激活（圖5D、5E）。使用RNA速度分析，作者發現組織中從循環單核細胞到巨噬細胞有兩種明顯的定向流動：（1）從經典mono.3至TR Mac.2和（2）從非經典mono至TR-Mac.1，TR Mac.1和TR Mac.2然后可能在組織中產生其他類型的巨噬細胞（圖5F）。隨后，作者利用體細胞突變分析（圖5G），發現循環單核細胞與組織中的巨噬細胞分離，與其他經典單核細胞相比，非經典單核與組織中巨噬細胞的關系更密切。

5.腫瘤細胞元程序以及區域富集和預后

作者使用NMF解析了由每個腫瘤中的共表達程序，從10個ccRCC腫瘤中解析了45個瘤內表達程序，得到了多個腫瘤共享的六個元程序（MP）（圖6A，6B）。MP1高表達FOS和JUN，代表了腫瘤細胞中的應激反應相關特征。MP2高表達了近端小管（PT）細胞特異性表達的基因（NAT8和ACSM2B）。MP3上調了TGFBI和MT2A等基因（圖6B），這些基因與上皮間質轉化（EMT）有關（圖2）。MP4高表達NEAT1和HCG18，反映了一些應激或細胞死亡（CD）相關的細胞狀態。MP5高表達MHC II相關基因如CD74和HLA-DRA。MP6高表達TOP2A和MKI67，與腫瘤細胞的增殖有關。

接下來，整合腫瘤細胞分析發現與腫瘤核心相比，EMThigh腫瘤細胞在腫瘤正常界面（腫瘤前緣）更富集，這反映了EMT狀態代表腫瘤細胞更具侵襲性的狀態（圖6C，6D）。然而，PT程序主要富集于腫瘤核心區域。使用cell2location算法，在空間轉錄組數據中PT/EMT程序的空間分布模式（圖6E、6F）。此外，作者發現TCGA分子亞型m3（預后差）顯示出顯著更高的EMT分數，但PT分數更低（圖6G）。

6. IL1B⁺巨噬細胞與高EMT 腫瘤細胞的空間相關性

作者使用NicheNet分析，發現巨噬細胞來源的IL1B對這些EMT基因顯示出較高的調節潛力（圖7A），推測通過腫瘤細胞中表達的受體IL1R1。有趣的是，IL1B由富集在腫瘤正常界面處的TR Mac.2特異表達（圖5B 、5C）。并且在許多組織切片中發現，IL1B⁺巨噬細胞與EMThigh 腫瘤細胞的相關性最強（圖7B和7C）。

二．其他單細胞轉錄組與空間轉錄組聯合分析文獻介紹

1. 單細胞和空間轉錄組分析揭示結直腸癌中FAP⁺成纖維細胞和SPP1⁺巨噬細胞的相互作用

Single-cell and spatial analysis reveal interaction of FAP⁺ fibroblasts and SPP1⁺ macrophages in colorectal cancer于2022年4月發表在Nature Communication期刊上，作者通過整合分析scRNA-seq數據、公開發表的scRNA-seq和bulk RNA-seq數據集、空間轉錄組數據，證實FAP⁺成纖維細胞和SPP1⁺巨噬細胞的相互作用阻止T細胞浸潤，并發現FAP或SPP1高表達的患者在抗PD-L1治療隊列中獲得的治療益處較少。這一結果表明可以通過破壞FAP⁺成纖維細胞和SPP1⁺巨噬細胞的相互作用來改善免疫治療，提供了一種潛在的治療策略（圖8）。

2. 整合單細胞RNA測序與空間轉錄組學揭示間質性膀胱炎的免疫景觀

Integrating single-cell RNA sequencing with spatial transcriptomics reveals immune landscape for interstitial cystitis于2022年5月發表在signal transduction and targeted therapy期刊上，該文章結合scRNA-seq和空間轉錄組進行了全面的表型和功能研究，構建了間質性膀胱炎（IC）膀胱組織免疫細胞圖譜（圖9）。

3.識別正常和腫瘤表型相關的細胞亞群

A single-cell and spatially resolved atlas of human breast cancers于2021年9月發表在Nature genentics期刊，該文章作者開發了一種內在亞型分類方法（SCSubtype）來揭示復發性腫瘤細胞異質性。對人類乳腺癌組織進行了單細胞轉錄組和空間轉錄組學分析，將其分為九類，稱為“生態型”，每一種“生態型”具有獨特的細胞組成和臨床結果（圖10）。

三．小編總結

目前scRNA-seq將每個基因與單個細胞相關聯，但在組織中的位置信息卻丟失了；相反的，空間轉錄組學技術知道這些細胞的位置，卻不知道是哪個細胞表達了哪個基因。因此，單細胞轉錄組數據和bulk轉錄組數據：優勢互補，將單細胞轉錄組數據和空間轉錄組學數據進行有效結合可以空間上繪制發育和疾病中的特定細胞亞群，并闡明這些細胞亞群協同形成組織表型的機制，提供嶄新的治療策略。