腦組織惡性腫瘤包括膠質(zhì)瘤和顱外腫瘤（如肺癌）。大約50%的肺腺癌（LUAD）患者最終會發(fā)展為腦轉(zhuǎn)移。然而，神經(jīng)膠質(zhì)瘤（GM）和肺-腦轉(zhuǎn)移（LC）的具體特征在很大程度上是未知的。

為了更詳細地了解LUAD轉(zhuǎn)移瘤和膠質(zhì)瘤的TME特征，烈冰合作伙伴—復旦大學腫瘤醫(yī)院金偉教授和曹依群教授團隊近期在Clin. Transl. Med（IF=8.554）上發(fā)表了題為Single-cell RNA sequencing reveals cellular and molecular reprograming landscape of gliomas and lung cancer brain metastases的研究成果，該研究通過scRNA-seq技術解析了GM和LC細胞的異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)了一組具有特異性分子標記的干細胞樣細胞，提示可能存在藥物靶點。

烈冰生物參與了本研究中的單細胞測序及數(shù)據(jù)分析工作，下面一起來了解下本文的研究思路和成果吧~

------------實驗設計---------------

實驗分組：GM：LC=4：10

單細胞捕獲平臺：烈冰生物 BD Rhapsody平臺

單細胞分析工具應用：NovelBrain^®生信分析云平臺：細胞聚類分析，subCluster分析，擬時序分析，CytoTRACE分析，細胞通訊分析，SCENIC分析，QuSAGE分析，差異基因表達分析，inferCNV分析等

主要技術手段：單細胞測序，多重熒光免疫組化等

----------------研究結(jié)果解析-----------------

01 GM和LC中的細胞群的鑒定

為了探索的微環(huán)境景觀和免疫狀態(tài)，團隊從4個GM和10個LC樣本中獲得了61867個細胞，并根據(jù)EGFR突變狀態(tài)或PDL1表達進一步分為兩組，共28個細胞簇，包括上皮細胞、內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、免疫細胞（髓系細胞、T細胞和B細胞）和成纖維細胞。

其中上皮細胞分布在LC組，而星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞祖細胞（OPCs）在GM組中明顯更高。在TME中差異表達的基因中，發(fā)現(xiàn)GM組中有573個基因表達下調(diào)，522個基因表達上調(diào)。

02 增殖巨噬細胞亞群與不良預后相關

基于特征基因?qū)λ?strong>腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）評分發(fā)現(xiàn)，TAMs中的4類亞群可能來源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)駐留小膠質(zhì)細胞（CNS），其他可能來源于單核細胞來源的巨噬細胞（MDMs），而MDMs可進一步細分為M1巨噬細胞、M2巨噬細胞以及骨髓源性抑制細胞（MDSCs）。

其中，增殖巨噬細胞簇高表達細胞因子CCL2（可促進M2巨噬細胞極化）和免疫檢查點抑制配體基因CD276、LGALS9和CD47。重要的是，增殖的巨噬細胞顯示出多種在細胞增殖中起作用的轉(zhuǎn)錄因子（MYBL2、E2F2和EZH2等）的富集。此外，TCGA預后分析顯示增殖巨噬細胞組與LUAD的不良預后相關。

03 中性粒細胞可能參與腫瘤血管生成

中性粒細胞可進一步細分后發(fā)現(xiàn)存在一類產(chǎn)生氧自由基（ROS）的中性粒細胞并顯示了HIF-1信號通路上調(diào)（表達HIF1A、LDHA和VEGF-A等基因）。據(jù)報道，LDHA可以介導ROS的產(chǎn)生，HIF1A在血管生成、細胞存活、葡萄糖代謝中發(fā)揮作用。

代謝分析還顯示，產(chǎn)生ROS的中性粒細胞激活了糖酵解和果糖以及甘露糖的代謝。鑒于趨化因子可以調(diào)節(jié)中性粒細胞的遷移，團隊進一步分析了趨化因子在中性粒細胞的表達，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生ROS的中性粒細胞顯示CXCL8和VEGFA的表達增加，可能在血管生成中發(fā)揮重要作用。

04 內(nèi)皮細胞支持血管生成

細分后的內(nèi)皮細胞（ECs）亞群中，團隊發(fā)現(xiàn)不同的EC亞群細胞可能具有組織特異性：LC來源的EC_C0和C2亞群顯示促進血管生成基因（PLVAP和CD93）的高表達。細胞通訊分析發(fā)現(xiàn)，EC_C0、C1和C2與成纖維細胞相互作用密切，而成纖維細胞中的肌成纖維細胞可促進組織重塑、腫瘤間質(zhì)重塑和血管生成，即ECs和成纖維細胞間的相互作用可能促進了LUAD和腦轉(zhuǎn)移瘤中的血管生成。

05 癌癥干細胞樣細胞在上皮細胞中富集

基于癌癥干細胞（CSCs）是導致癌癥轉(zhuǎn)移和化療或放療耐藥性的細胞亞群，團隊在7321個上皮細胞中，通過拷貝數(shù)變異分析鑒定了5533個惡性細胞并劃分為10個惡性上皮細胞亞群，基于CytoTRACE分析和擬時序分析顯示，惡性上皮細胞亞群中Mep_C3和C8分化程度較低，可能包含CSCs。此外，一些與干性相關的轉(zhuǎn)錄因子（FOSL1等）在Mep_C3和C8中明顯富集。

06 上皮細胞表現(xiàn)出更高的染色體不穩(wěn)定性

為進一步了解拷貝數(shù)變異（CNV）和上皮細胞間的關系，團隊發(fā)現(xiàn)高CNV的細胞也表達了與染色體不穩(wěn)定性（CIN）相關的基因（TP53/MDM2和EGFR等），而CIN低水平的細胞中存在黏附基因的富集，可能協(xié)助高CIN的細胞轉(zhuǎn)移到腦組織。此外，PDL1高表達的上皮細胞中PI3K-AKT信號通路增加，而抗原加工、呈遞和蛋白加工減少。PDL1的高表達也對應轉(zhuǎn)錄因子GATA6也高表達且提示與CD8+細胞毒性T淋巴細胞（CTLs）的功能障礙有關，而EGFR突變促進了EGR1的表達，提示與抗EGFR治療的耐藥性相關。

---------全文總結(jié)----------

總的來說，團隊發(fā)現(xiàn)大腦TME的免疫細胞室主要是由LC轉(zhuǎn)移形成的。該研究發(fā)現(xiàn)了干細胞樣癌細胞的一個子集，并為小膠質(zhì)細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等的特征提供了新見解。而靶向GATA6聯(lián)合抗PDL1抗體可能為癌癥治療提供一種有效的策略。

本研究詳細信息參見原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/ctm2.1101
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