文献解读单细胞转录组分析揭示鼻咽癌中肿

博淼导读

鼻咽癌是一种与EBV相关的恶性肿瘤，具有复杂的肿瘤生态系统。肿瘤细胞、EBV和微环境之间的相互作用如何促进鼻咽癌进展和免疫逃避目前仍不清楚。在本研究中，作者对19个EBV+NPCs和7个非恶性鼻咽样本约,个细胞进行了单细胞RNA测序，同时对恶性细胞、EBV、基质细胞和免疫细胞的转录组进行了分析。

原文：Single-celltranscriptomicanalysisdefinestheinterplaybetweentumorcells,viralinfection,andthemicroenvironmentinnasopharyngealcarcinoma

发表时间：.9

期刊：Cellresearch

IF：20.

方案剖析

·样本设计：

19个原发肿瘤、7个正常对照组织及3个配对的淋巴结

·检测技术：

10XGenomics单细胞转录组测序及Smart-seq、免疫荧光染色、免疫组化

结论分享

1.构建鼻咽癌肿瘤细胞图谱

通过将17EBV+鼻炎样本和7个正常样本通过10X平台进行单细胞转录组测序，构建鼻咽癌组织细胞图谱，通过全转录谱根据相应的marker基因共鉴定出9种细胞类型，分别为肿瘤细胞、T/B细胞、内皮及成纤维细胞等，并通过多重免疫组化进行了验证。

2.CNV推断结果与WGS获得的CNV高度一致

为了进一步区分恶性和非恶性细胞，对scRNA-seq数据进行inferCNV推断，发现恶性细胞的CNVs存在于全基因组范围内，且推断结果与WGS结果及先前的文献报道具有高度的一致性。另外通过3例样本的单细胞全转录组测序检测到与EBV相关的测序reads定位在EBV基因组中0-6kb及-kb区域，包括病毒潜伏基因（LMP1、LMP2A/2B等）及溶解基因（LF1、LF2和BALF3），在单细胞分辨率下探索潜在的宿主病毒在恶性细胞的串扰时发现，EBV基因BNLF2a/2b的表达同免疫应答相关的宿主基因（C3、CFH等）高度相关。

图2scRNA-seqinferCNV推断及EBV相关的基因定位

3.鼻咽癌恶性细胞呈现上皮-免疫双重特征

对10个恶性细胞丰富的肿瘤采用NMF方法探索基因共表达模块，从中提取的50个表达模块进行了相关聚类分析后，发现了两个显著的模块分别具有细胞周期特征和肿瘤上皮免疫相关特征，为了进一步验证上皮细胞具有免疫特性这一双重特性，作者对其他的鼻咽癌样本进行免疫组化、免疫荧光染色及流式，观察到上皮标志物（pan-CK或EpCAM）和HLA-DR在单恶性细胞中共表达。

图3基因共表达模块揭示了恶性细胞的上皮-免疫双重特征

4.T细胞聚类及状态分析

对肿瘤样本和正常样本中的个T细胞进一步分群，得到13个亚群；并进一步探索不同组织中T细胞亚群的功能及状态，其中C4代表Tregs,高表达FOXP3,IL2RAandIKZF2，主要来源于肿瘤；C5高表达PDCD1和CXCL13，因此代表了参与炎症部位异位淋巴样结构形成的滤泡T辅助细胞；C2、C7和C9高表达细胞毒性标志物如NKG7和GZMK，且表现出不同程度的耗竭标记，揭示了一种活化和耗竭双重特性。不像原始CD8+T细胞，大多数细胞毒性的CD8+T细胞来源于肿瘤，这一发现表明肿瘤细胞和EBV感染均使鼻咽癌中肿瘤浸润的T细胞高度活化和衰竭。

图4鼻咽癌肿瘤浸润的T细胞功能状态分析

5.髓系细胞、间质细胞聚类及状态分析

通过对肿瘤和正常组织中个髓系细胞的转录组分析，髓系细胞表现出明显的细胞异质性，根据典型的marker基因共鉴定出12个细胞类型。此外，作者比较了来源于肿瘤和正常组织的髓细胞的基因表达谱发现，IFN应答相关通路在肿瘤来源的DCs和巨噬细胞中均上调，肿瘤源性巨噬细胞也显示炎症反应相关基因上调(如CCL2和IL8)。这一发现与之前肺癌研究的结果不同，在肺癌研究中，肿瘤来源的巨噬细胞很大程度上下调了促炎信号。巨噬细胞对鼻咽癌的特殊适应可能与慢性EBV感染有关，后者可在TME中触发并维持高水平的炎症反应。

图5髓细胞和成纤维细胞的详细特征

总结

该文章整合了scRNA-seq和bulkRNA-seq数据，全面分析了EBV+鼻咽癌患者多细胞生态系统，描绘了EBV、肿瘤和微环境之间的复杂关系。鼻咽癌肿瘤细胞的上皮免疫双重特征主要表现为IFN应答基因的表达。作者探索了MHCII分子在鼻咽癌中的作用，首先，HLA-DRhi肿瘤细胞具有较强的致瘤能力。其次，HLA-DR在鼻咽癌样本肿瘤细胞中的表达与PD-1、lag3、TIM-3、TIM-4、CD等共抑制免疫受体在肿瘤浸润T细胞上的表达呈正相关，MHCII强表达的肿瘤细胞可能直接或间接与CD8+T细胞相互作用，增强CD8+T细胞的衰竭，促进鼻咽癌的进展。

博淼单细胞测序技术品牌服务项目列表：

服务项目

服务名称

服务内容

BM-SC1

单细胞3’端转录组测序

采用全mRNA3’端靶向序列进行测序，筛选差异表达基因进行单细胞水平研究

BM-SC2

单细胞免疫组库测序

针对TCR/BCR进行V(D)J全长测序，鉴定免疫细胞克隆体多样性，并同时实现匹配单细胞中全mRNA5’端表达测序

BM-SC3

单细胞ATAC测序

通过Tn5转座酶将核小体之间的染色质开放区域切割，实现单细胞转录调控区域的开放染色质序列测序

BM-SC4

单细胞ATAC转录组测序

实现同一个细胞ATAC和mRNA表达同时测序检测，构建染色质表观与基因转录表达的调控机制

BM-SC5

单细胞3’转录组细胞表面蛋白测序

实现同一个细胞mRNA表达，以及靶向特征表面蛋白检测，双向精准进行细胞亚群的鉴定

BM-SC6

单细胞免疫组库细胞表面蛋白/特异性抗原检测

实现同一个细胞V(D)J测序、mRNA表达、以及特征表面蛋白或者特异抗原的多维度检测

BM-SC7

单细胞靶基因转录测序

针对关键的靶向功能基因，可以实现自定义，精确定位，高效鉴定

往期回顾

博淼新技术丨靶向基因表达解决方案-