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单细胞测序研究——胃癌篇
胃癌是起源于胃黏膜上皮的恶性肿瘤，世界卫生组织资料显示，胃癌是全球第三致命的癌症。胃癌的扩散转移可引起腹水、肝肿大，随着肺、脑、心等器官的转移而出现一系列相应症状。胃癌是一种高异质性肿瘤，其异质性不仅体现在不同种族、地域及人群中，在同一个体中也存在。在胃癌发生发展的过程中，由于基因的不稳定性及肿瘤微环境的差异，可形成生物学行为完全不同的子细胞群体，这些细胞群增殖速度、侵袭转移能力等可存在差异，对于药物敏感性也不尽相同，严重影响患者预后。此外，胃癌的异质性也可表现在原发灶与转移灶、原发灶与复发灶之间。研究胃癌发生发展的分子机制对于改善胃癌患者预后具有重要意义。
本文对部分将单细胞测序技术应用于探索胃癌成纤维细胞微环境特征、药物对晚期胃癌肿瘤微环境的影响、胃腺癌瘤内异质性、免疫细胞在胃癌肿瘤微环境中的作用等相关文献进行导读，希望为大家的单细胞相关研究带来启发。
案例一
单细胞RNA测序表明胃癌患者的侵袭性癌相关成纤维细胞亚群与不良临床预后相关
研究目的：利用单细胞RNA测序探索癌症相关成纤维细胞在胃癌肿瘤微环境中的特征
样本信息：人胃癌患者的胃癌和邻近粘膜样本
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：36,897个（17,376个胃癌细胞+19,521个粘膜细胞）
结论：胃癌（GC）肿瘤上皮细胞表现出明显的瘤内和瘤间变异，而癌症相关成纤维细胞(CAFs)主要表现为瘤内变异。在GC中确定了四个具有不同性质的CAF子集，与邻近粘膜的CAF具有相似的特性，但也表现出增强的肿瘤活性。此外，两个CAF亚群，炎症性CAFs (iCAFs)和细胞外基质CAFs (eCAFs)，在GC 肿瘤微环境中与邻近的免疫细胞亚群有细胞通讯。iCAFs通过分泌白介素(IL)-6和C-X-C基序趋化因子配体12 (CXCL12)与T细胞相互作用，而eCAFs通过表达periostin (POSTN)与M2巨噬细胞相关。eCAFs作为一种侵袭性CAF亚群，降低了胃癌患者的总生存时间。iCAFs和eCAFs不仅表现出增强的侵袭活性，还能动员周围免疫细胞构建有利于肿瘤的微环境。
案例二
晚期胃癌早期肿瘤免疫微环境重塑及对一线氟嘧啶和铂类化疗的反应
研究目的：利用单细胞RNA测序探索氟嘧啶加铂制剂对晚期胃癌肿瘤微环境的影响
样本信息：人晚期胃癌患者（氟嘧啶加铂制剂处理/对照）
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：18,911个
结论：胃癌患者对化疗介质（CTX）的反应与治疗期间的肿瘤微环境重塑相关，包括NK细胞招募、肿瘤相关巨噬细胞减少、M1-巨噬细胞复极化和效应T细胞浸润增加。在CTX无应答者中，我们观察到低/缺失的PD-L1表达或调节，治疗后WNT信号通路增加，B细胞浸润和表达LAG-3的T细胞与树突状细胞的外移相结合。在治疗早期抽样中没有观察到显著的基因组变化。
案例三
单细胞解离探索转移性胃腺癌的瘤内异质性和谱系多样性
研究目的：利用单细胞RNA测序探索转移性胃腺癌的瘤内异质性和谱系多样性
样本信息：人胃癌患者的腹膜癌扩散组织
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：45,048个
结论：对15例胃腺癌(GAC)患者的腹膜癌扩散(PC)进行了单细胞转录组分析，揭示了PC标本中肿瘤细胞谱系/状态组成的多样性，并将其定义为瘤内异质性（ITH）的关键贡献者。ITH的单细胞分析将PC标本分为两个亚型，预后独立于临床变量，并在多个大规模GAC队列中导出和验证了12个基因的预后特征。预后特征可能是GAC癌变和进展的基础，并可用于患者分层。
案例四
单细胞RNA测序分析原发性胃腺癌的转录异质性
研究目的：利用单细胞RNA测序分析原发性胃腺癌的转录异质性
样本信息：人胃癌组织（9个肿瘤+3个非肿瘤样本）
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：27,677个
结论：鉴定出5个具有不同表达谱的细胞亚群，一组与分化相关的基因显示肿瘤内部和肿瘤之间分化程度的高度多样性，胃癌（GA）分化程度低预示预后不良。3个亚组表现出不同的分化程度，与Lauren亚型的组织病理学特征吻合较好。另外2个亚组显示出独特的转录特征。一个表达主细胞标记物和Wnt/β-catenin信号通路激活的亚组，与前面描述的实体底腺型GA一致；另一亚组特异性表达与EB病毒感染相关的免疫相关特征基因(如主要组织相容性复合体II类)。
案例五
胃癌谱系状态、肿瘤微环境和亚型特异性表达程序的单细胞图谱
研究目的：利用单细胞RNA测序分析不同阶段胃癌细胞的谱系状态
样本信息：人胃癌肿瘤样本（来自于31名处于不同阶段的胃癌患者）
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：>200,000个
结论：鉴定了34种不同的细胞谱系状态，包括新的罕见细胞群。弥漫性肿瘤中与上皮驻留KLF2相关的浆细胞比例增加，以及癌相关成纤维细胞亚群的分期累积，以高INHBA和FAP共表达为标志。在患者来源的类器官(PDOs)和原发肿瘤之间的单细胞比较突出了细胞系间和细胞系内的相似性和差异性，并将PDOs的分子边界作为实验模型进行了界定。研究结果为不同胃癌亚型患者内和患者间谱系状态提供了高分辨率分子资源。
案例六
基于肿瘤侵袭的弥漫性胃癌肿瘤微环境空间差异重编程研究
研究目的：利用单细胞RNA测序探索弥漫性胃癌中与癌症侵袭性相的关细胞成分和分子特征
样本信息：人弥漫性胃癌患者胃体（浅表层和深层浸润癌组织）
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：23,060个
结论：在弥漫性胃癌样本中鉴定出7种主要细胞类型，成纤维细胞、内皮细胞和髓系细胞被归类为在深层富集。癌组织浅层到深层的转变与炎症内皮细胞和成纤维细胞的富集有关，免疫组化和双重ISH显示了主要细胞类型和表达CCL2的内皮细胞和成纤维细胞的分布，提示了肿瘤的侵袭。沿浅层至深层轴的CCL2水平升高表明在弥漫的深层侵袭层中，免疫抑制免疫细胞亚型可能有助于肿瘤细胞的侵袭性。对公共数据集的分析揭示了间质细胞特异性基因的高水平共表达，以及CCL2与胃癌患者的不良生存结果相关。
案例七
胃肝样腺癌的基因组和转录组分析
研究目的：利用单细胞RNA测序探索胃肝样腺癌（HAS）的分子特征
样本信息：HAS患者的肿瘤
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：6,982个
结论：同一种HAS肿瘤的腺癌成分和肝细胞样成分是单克隆起源的，而HAS很可能起源于多能前体细胞。与传统胃癌相比，HAS具有较高的干性和高甲硫氨酸循环活性。甲硫氨酸循环中的两个基因MAT2A和AHCY是HAS治疗的潜在靶点。
案例八
调节性T细胞中TNF-α/TNFR2对胃癌微环境及进展的影响
研究目的：利用单细胞RNA测序探讨TNFR2 Treg在胃癌微环境及进展中的特征和作用
样本信息：人胃癌肿瘤样本和配对外周血中的T细胞
测序策略：BD平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：9,592个
结论：胃癌肿瘤浸润性Treg细胞中TNFR2水平较高。TNF-α/TNFR2信号通路被激活，伴随共刺激分子的上调。与血液中的Treg不同，肿瘤浸润的Treg以激活状态和效应状态存在。除了表达TNFR2、4-1BB、OX40和GITR等共刺激分子外，肿瘤浸润性Treg还表现为高水平表达免疫检查点(如CTLA-4和TIGIT)和趋化因子(如CCR6)。TNFR2 Treg浸润水平是胃癌预后的标志和独立危险因素。TNF-α/TNFR2通路的激活促进了Treg的免疫抑制表型和功能。
案例九
单细胞转录分析确定了胃炎症和化生进程的谱系特异性上皮反应
研究目的：利用单细胞RNA分析慢性胃炎胃上皮细胞在胃化生过程的转录程序
样本信息：小鼠胃体（健康BALB/c小鼠和TxA23小鼠（胃慢性炎症伴化生））
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：>18,000个
结论：胃因子3（Gkn3）mRNA是小鼠胃体化生（表达解痉多肽的化生，SPEM）的特异性标记物。尽管来自健康胃的粘液颈部细胞和主细胞各自具有不同的转录组，但在慢性炎症胃中，主细胞和粘液颈部细胞是可塑性的，并汇合为化生前细胞类型，进而发展为化生。
案例十
单细胞基因组特征揭示了胃癌微环境的细胞重编程
研究目的：利用单细胞RNA测序探索胃癌肿瘤微环境（TME）的异质性
样本信息：人胃癌患者（胃癌/配对正常组织/PBMC）
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：56,167个
结论：胃癌肿瘤上皮有拷贝数改变，与正常基因表达程序不同，具有肿瘤内异质性。胃癌TME明显富集于基质细胞、巨噬细胞、树突状细胞(DC)和Treg。TME特异性基质细胞比正常细胞表达明显的细胞外基质成分。在胃癌TME中，多种细胞元素存在广泛的重编程。细胞重构是由细胞数量、转录状态和细胞间相互作用的变化所描述的。巨噬细胞在转录上具有异质性，不符合二元M1/M2范式。与PBMC相比，肿瘤树突状细胞具有独特的基因表达程序。
案例十一
分析胃癌前病变和早期胃癌的单细胞转录网络
研究目的：利用单细胞RNA测序探索胃癌早期病变和化生的细胞特征
样本信息：人胃窦粘膜活检组织（胃癌前病变和早期胃癌级联患者）
测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）
捕获细胞数：32,332个
结论：胃腺体黏液细胞在化生过程中倾向于获得一种肠样干细胞表型， OR51E1是早期恶性病变中独特内分泌细胞的标记。HES6可能标记了前杯状细胞簇，可能有助于在早期阶段识别化生。通过一组早期胃癌（EGC）特异性特征可对EGC的精确诊断提供临床参考。
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吉凯基因凭借多年在靶标筛选及验证服务领域的技术积累，建立的标准化 、工程化 、系统化的GRP平台，为中国研究型医生提供科研服务，加快科研成果转化，其中，单细胞测序拥有10x和BD两个平台，提供单细胞RNA-seq、单细胞核测序、单细胞混样RNA-seq、单细胞ATAC-seq、单细胞（RNA+ATAC）、空间转录组测序等服务。
