【Nature子刊】中國(Country)醫科院腫瘤醫院胰胃外科田豔濤團隊攜手清華大(Big)學藍勳教授團隊通過單細胞RNA測序破譯胃癌微環境

中國(Country)醫科院腫瘤醫院胰胃外科田豔濤教授團隊與清華大(Big)學藍勳教授團隊合作(Do)，應用(Use)scRNA-seq繪制了胃癌患者癌、癌旁正常組織和(And)匹配的(Of)外周血中免疫、基質和(And)上皮細胞的(Of)轉錄圖譜，并結合了T細胞受體(TCR)庫譜分析。成果發表于(At)Nature Communications (IF=17.69)。

•在(Exist)全球範圍内，胃癌是一(One)個(Indivual)重大(Big)的(Of)公共衛生(Born)問題，也是第四大(Big)與癌症相關死亡原因。在(Exist)我(I)國(Country)，胃癌的(Of)發病率在(Exist)所有癌症中位居第三。2012 - 2015年中國(Country)胃癌患者5年生(Born)存率爲(For)35.1% (34.5%-35.7%)，低于(At)同期發達國(Country)家水平。腫瘤微環境(tumor microenvironment, TME)對癌症的(Of)發生(Born)發展具有重要(Want)影響，但其特異性尚未被充分認識。

•免疫治療，特别是針對PD-1和(And)CTLA4的(Of)抗體，已經引起了包括黑色素瘤在(Exist)内的(Of)各種癌症治療模式的(Of)轉變，但在(Exist)胃癌的(Of)反應率相對較低。既往研究表明，腫瘤間異質性和(And)細胞組成的(Of)個(Indivual)體變異與患者預後有關，強調了對腫瘤微環境複雜且多變的(Of)生(Born)物學特性深入研究的(Of)必要(Want)性，以(By)期開發出(Out)幹預的(Of)手段。單細胞RNA測序(scRNA-seq)已經成功地用(Use)于(At)破譯胃癌的(Of)腫瘤微環境，以(By)探究和(And)揭示潛在(Exist)的(Of)腫瘤生(Born)物學機制。

•首先利用(Use)scRNA-seq研究胃癌腫瘤微環境，從10名具有匹配的(Of)癌和(And)癌旁組織以(By)及血液的(Of)胃癌患者中生(Born)成了166533個(Indivual)細胞圖譜。scRNA-seq圖譜被分爲(For)12個(Indivual)廣泛的(Of)免疫細胞、基質細胞和(And)上皮細胞。結合scRNA-seq分析，我(I)們生(Born)成了配對的(Of)TCR和(And)BCR (T/B細胞受體)測序數據，以(By)研究不(No)同T/B細胞亞型内的(Of)狀态轉換。

A

B

C

D

A.單細胞水平分析胃癌上皮細胞。B. GC中基質細胞的(Of)動态重組。C.髓系細胞分析顯示腫瘤組織中脂質相關巨噬細胞的(Of)擴張。D.T細胞的(Of)分析和(And)聚集揭示了GC生(Born)态系統中多種不(No)同的(Of)功能狀态和(And)基因模塊。

•本研究提供了一(One)個(Indivual)全面的(Of)胃癌單細胞轉錄組圖譜，描述了免疫亞群、基質亞群和(And)上皮亞群的(Of)詳細和(And)複雜的(Of)分類，并進一(One)步闡明了它們的(Of)分子特征和(And)細胞間通信。*明顯的(Of)現象是TME中細胞成分的(Of)廣泛重塑。抑制性Tregs, TASCs, TAMs, Tc17和(And)CD8 +耗盡的(Of)T細胞在(Exist)腫瘤中富集，而肥大(Big)細胞，内分泌和(And)濾泡調節性T細胞在(Exist)腫瘤旁富集。值得注意的(Of)是，高比例的(Of)TASCs與較差的(Of)預後相關。通過配體和(And)受體分析，我(I)們觀察到(Arrive)TASCs、Mφ_APOE和(And)LAMP3 + dc作(Do)爲(For)細胞間相互作(Do)用(Use)的(Of)關鍵中介因子，共同調控免疫抑制微環境，促進腫瘤進展。阻斷這(This)些相互作(Do)用(Use)，如IL34-CSF1R和(And)TIGIT-NECTIN2軸，可能會被激活TME或啓動TME以(By)增加現有免疫治療GC的(Of)療效。

E

F

 G

E.基于(At)TCR共享和(And)軌迹分析的(Of)CD8 + T細胞表型轉變。F.TF活性沿T細胞衰竭軌迹的(Of)動态變化及IL17 + T細胞對胃腫瘤的(Of)潛在(Exist)促進作(Do)用(Use)。G.細胞間相互作(Do)用(Use)網絡揭示了腫瘤進展的(Of)關鍵途徑。

•研究發現腫瘤組織中的(Of)基質細胞發生(Born)了顯著的(Of)轉變，腫瘤相關基質細胞(TASCs)表現出(Out)Wnt信号和(And)血管生(Born)成活性上調，并與生(Born)存率呈負相關，顯示廣泛的(Of)促腫瘤特征。腫瘤相關的(Of)巨噬細胞和(And)LAMP3 + DCs參與介導T細胞活性，并與TASCs形成細胞間相互作(Do)用(Use)樞紐。細胞間通信分析表明，TASCs、TAMs和(And)LAMP3+DCs是TME中複雜細胞相互作(Do)用(Use)的(Of)關鍵介質。克隆型和(And)軌迹分析表明，Tc17 (IL-17+ CD8+ T)細胞起源于(At)組織駐留記憶T細胞，随後分化爲(For)耗盡的(Of)T細胞，爲(For)T細胞耗盡提供了另一(One)種途徑。我(I)們的(Of)結果表明，IL17 +細胞可能通過IL17、IL22和(And)IL26信号通路促進腫瘤進展，這(This)表明靶向IL17 +細胞及其相關信号通路作(Do)爲(For)治療GC的(Of)治療策略的(Of)可能性。

•研究揭示了胃癌複雜的(Of)生(Born)物學特性，闡明了細胞亞群與腫瘤進展的(Of)關系，并爲(For)腫瘤治療提供了一(One)些有希望的(Of)線索。但是本研究也存在(Exist)一(One)些局限性。納入研究的(Of)患者數量較少，因此我(I)們的(Of)分析結果是探索性的(Of)，需要(Want)在(Exist)大(Big)規模的(Of)scRNA-seq隊列中進一(One)步驗證。其次，scRNA-seq缺乏各種類型細胞的(Of)空間分布和(And)染色質可及性等關鍵信息。

展望：該團隊計劃利用(Use)空間轉錄組學和(And)scATAC-seq分析由CellPhoneDB推斷的(Of)這(This)些相互作(Do)用(Use)的(Of)細胞類型的(Of)位置關系，并研究TFs在(Exist)細胞狀态重塑中的(Of)作(Do)用(Use)。該團隊的(Of)研究結果，如TASCs的(Of)瘤體特征，應該在(Exist)患者源性異種移植(PDXs)、患者源性類器官(PDOs)或其他(He)模型系統中進一(One)步驗證和(And)推廣。此外，還将通過基因工程小鼠模型(GEMMs)等方法進一(One)步研究GC細胞表型重塑的(Of)潛在(Exist)分子機制和(And)調控途徑。