單細(xì)胞+轉(zhuǎn)錄組測序揭示GABA信號(hào)調(diào)控神經(jīng)發(fā)生

原發(fā)結(jié)直腸癌根治性切除術(shù)后的患者在幾年后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移的CRC病理分期不一，其中會(huì)有40%的III期CRC患者，尋找預(yù)防CRC復(fù)發(fā)的療法仍然迫在眉睫。

為了探究復(fù)發(fā)CRC的細(xì)胞來源，本文研究者首先在單細(xì)胞水平分析了預(yù)后不良CRC患者的轉(zhuǎn)錄組特征，共確定了2530個(gè)預(yù)測復(fù)發(fā)的基因，然后在兩個(gè)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)這些預(yù)后不良基因在CAF、內(nèi)皮和髓系細(xì)胞高表達(dá)，在腫瘤上皮細(xì)胞中有99個(gè)復(fù)發(fā)相關(guān)基因（EpiHR）上調(diào)，并且在腫瘤微環(huán)境中的高風(fēng)險(xiǎn)基因和上皮細(xì)胞中的EpiHR是兩個(gè)獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)因素，結(jié)合在單細(xì)胞結(jié)果中基于EpiHR定義了高復(fù)發(fā)細(xì)胞，在這些細(xì)胞中缺氧相關(guān)基因、細(xì)胞粘附以及細(xì)胞外基質(zhì)、肌動(dòng)蛋白和調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移相關(guān)基因顯著富集，但這群細(xì)胞和LGR5+干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞群并不是同一群細(xì)胞。

接著作者將AKTP小鼠腫瘤類器官打入小鼠盲腸構(gòu)建了類人轉(zhuǎn)移型CRC模型，然后對(duì)轉(zhuǎn)移細(xì)胞進(jìn)行分析，在肝臟中發(fā)現(xiàn)的大轉(zhuǎn)移灶細(xì)胞群特征和原位CRC非常相似，微轉(zhuǎn)移灶確富集了大量高增值水平的HRC細(xì)胞，小轉(zhuǎn)移灶中主要包含LGR5+干細(xì)胞樣細(xì)胞，基于cell rank細(xì)胞軌跡算法發(fā)現(xiàn)HRC細(xì)胞是AKTP CRC轉(zhuǎn)移的源頭，并在HRC發(fā)現(xiàn)了顯著高表達(dá)基因EMP1，接著作者對(duì)這個(gè)基因的功能進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)EMP1-TOM-high的細(xì)胞處于侵襲部位的前沿以及腫瘤出芽部位，并且EMP1+HRC細(xì)胞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)，但是其在轉(zhuǎn)移定植完成后就不是必需的，HRC細(xì)胞剔除后轉(zhuǎn)移數(shù)量顯著減少。

如果在切除原位腫瘤之前給與PD-1和CTLA-4抗體治療，不會(huì)降低腫瘤的生長速度，但是卻能在腫瘤切除后減少轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)。主要是由于在腫瘤切除前給與治療可以增加原位腫瘤中CD8+T細(xì)胞數(shù)量，減少HRC細(xì)胞免疫逃逸。而在肝臟這些轉(zhuǎn)移器官中，在轉(zhuǎn)移初期還未形成成熟的腫瘤微環(huán)境來激活抗腫瘤免疫反應(yīng)。

總之本研究通過CRC類人小鼠轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)模型，揭示了HRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移定植的關(guān)鍵基因EMP1，靶向HRC的治療能夠有助于減少轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)CRC。

02

單細(xì)胞測序揭示獨(dú)特的成纖維細(xì)胞祖細(xì)胞亞群通過免疫調(diào)節(jié)加速再生粘膜愈合

因纖維化而愈合的損傷會(huì)損害器官功能，增加患者發(fā)病率。口腔黏膜屏障具有很高的再生能力和最小的疤痕，但細(xì)胞機(jī)制仍然難以捉摸。

在此研究中，研究者確定了Prx1+（postnatal paired-related homeobox-1+）細(xì)胞作為一個(gè)關(guān)鍵的成纖維細(xì)胞亞群，通過促進(jìn)早期免疫反應(yīng)來加速粘膜愈合。通過小鼠移植和基因消融模型，研究者發(fā)現(xiàn)富含Prx1+細(xì)胞的口腔黏膜比缺乏Prx1+細(xì)胞的愈合更快。譜系追蹤和scRNA-seq揭示Prx1+成纖維細(xì)胞在生理和損傷條件下表現(xiàn)出祖細(xì)胞特征。

在機(jī)制上，Prx1+祖細(xì)胞通過分化為免疫調(diào)節(jié)的SCA1+成纖維細(xì)胞來加速傷口愈合，SCA1+成纖維細(xì)胞通過CCL2啟動(dòng)巨噬細(xì)胞招募，作為促傷口愈合反應(yīng)的關(guān)鍵部分。此外，與小鼠相比，人類Prx1+成纖維細(xì)胞具有相似的基因和空間分布。

因此，研究者的數(shù)據(jù)揭示了粘膜傷口愈合的機(jī)制和特異性口腔成纖維細(xì)胞對(duì)快速先天免疫反應(yīng)和隨后炎癥的解決的直接免疫調(diào)節(jié)作用。

03

單細(xì)胞+轉(zhuǎn)錄組測序：揭示GABA信號(hào)調(diào)控神經(jīng)發(fā)生

GABA是一種能夠影響神經(jīng)發(fā)生的神經(jīng)遞質(zhì)，GABA受體支持祖細(xì)胞和遷移神經(jīng)元中的非突觸信號(hào)。本研究報(bào)道了地西泮結(jié)合抑制劑（DBI）的表達(dá)水平，能夠調(diào)節(jié)GABA信號(hào)的內(nèi)多肽，調(diào)節(jié)胚胎神經(jīng)發(fā)生，影響出生后小鼠大腦中神經(jīng)元數(shù)量的長期結(jié)果。

研究結(jié)果證明了DBI在胚胎小鼠大腦生發(fā)區(qū)的徑向膠質(zhì)細(xì)胞和中間祖細(xì)胞中高表達(dá)，從而產(chǎn)生興奮性和抑制性細(xì)胞。DBI控制神經(jīng)發(fā)生的機(jī)制主要表現(xiàn)為在表達(dá)包含γ2亞基的GABAA受體的祖細(xì)胞上，作為GABA誘導(dǎo)的電流的負(fù)變構(gòu)調(diào)節(jié)器。

DBI的調(diào)節(jié)作用與這些細(xì)胞增殖區(qū)中GABAA受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)相似，反映了DBI對(duì)胚胎神經(jīng)發(fā)生的嚴(yán)格控制。

04

GUT | 原發(fā)性和復(fù)發(fā)性肝癌的免疫微環(huán)境研究助力免疫治療

HCC患者復(fù)發(fā)根據(jù)發(fā)生時(shí)間分為兩種：真正的腫瘤復(fù)發(fā)(由原發(fā)腫瘤擴(kuò)散引起，治療后<2年，也稱早期復(fù)發(fā))和新生癌癥(由受損的肝實(shí)質(zhì)新產(chǎn)生，治療后>2年，也稱晚期復(fù)發(fā))。從其生物學(xué)特征區(qū)分這些類型的復(fù)發(fā)至關(guān)重要，先前的研究表明，通過進(jìn)化軌跡和基因組異質(zhì)性來區(qū)分真正復(fù)發(fā)性和新生性HCC可能比臨床定義更可靠。

最近的一項(xiàng)研究使用單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)揭示了原發(fā)腫瘤與早期復(fù)發(fā)HCC的免疫生態(tài)系統(tǒng)的差異，然而，從頭復(fù)發(fā)的HCC的TIME尚未被描述。因此，解剖兩種HCC復(fù)發(fā)的免疫生態(tài)系統(tǒng)可以為這些實(shí)體之間的免疫逃避機(jī)制的異質(zhì)性提供新的見解。

在本文中研究人員通過使用全外顯子組測序?qū)Τ蓪?duì)原發(fā)性和復(fù)發(fā)性HCC樣本的突變譜和進(jìn)化軌跡進(jìn)行分析，確定了從頭復(fù)發(fā)和真正復(fù)發(fā)，然后對(duì)來自20例復(fù)發(fā)性HCC患者的34個(gè)樣本進(jìn)行了5'和VDJ單細(xì)胞RNA測序，細(xì)胞軌跡分析發(fā)現(xiàn)真正復(fù)發(fā)的HCC的TIME的特征是具有記憶表型和低細(xì)胞毒性的KLRB1+CD8+ T細(xì)胞的豐度增加。

而在新生復(fù)發(fā)HCC的TIME中細(xì)胞毒性和耗盡的CD8+ T細(xì)胞富集。進(jìn)一步通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和細(xì)胞相互作用分析發(fā)現(xiàn)在與樹突狀細(xì)胞存在互作的HCC細(xì)胞上GDF15表達(dá)升高，這可能抑制了抗原提呈，并抑制了真正復(fù)發(fā)性病變的抗腫瘤免疫。在從頭復(fù)發(fā)的HCC中，骨髓細(xì)胞與T細(xì)胞的互作介導(dǎo)的T細(xì)胞衰竭和免疫抑制。

文章還對(duì)來自兩個(gè)驗(yàn)證隊(duì)列的樣本進(jìn)行了大量RNA測序、流式細(xì)胞術(shù)、多重免疫熒光和體外功能分析，來驗(yàn)證這一結(jié)果。

總之，這項(xiàng)研究為基于HCC復(fù)發(fā)類型和特定時(shí)間的指導(dǎo)免疫治療提供了基因組診斷和免疫譜分析的來源。

05

結(jié)合單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示乳腺癌早期傳播過程中的代謝演變

乳腺癌現(xiàn)在是最常診斷的惡性腫瘤，轉(zhuǎn)移仍然是乳腺癌死亡的主要原因。然而，人們對(duì)傳播過程中的動(dòng)態(tài)變化卻知之甚少。在這項(xiàng)研究中，研究者使用單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)對(duì)來自4名乳腺癌患者和成對(duì)轉(zhuǎn)移性腋窩淋巴結(jié)的65968個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了分析。

一種具有高水平氧化磷酸化(OXPHOS)的彌散性癌細(xì)胞簇，包括細(xì)胞色素C氧化酶亞基6C和脫氫酶/還原酶2顯示上調(diào)。糖酵解和OXPHOS傳播開始時(shí)的過渡被注意到。此外，這種獨(dú)特的細(xì)胞簇沿腫瘤前緣分布。這里的發(fā)現(xiàn)在三個(gè)不同的乳腺癌患者隊(duì)列和外部scRNA-seq數(shù)據(jù)集中得到了驗(yàn)證，其中包括8名乳腺癌患者和配對(duì)的轉(zhuǎn)移性腋窩淋巴結(jié)。

這項(xiàng)工作描述了早期播散性乳腺癌的動(dòng)態(tài)代謝演變，并揭示了乳腺癌細(xì)胞中糖酵解和OXPHOS之間的轉(zhuǎn)換作為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的早期事件。

審核編輯：劉清