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JIC｜單細胞轉錄組測序揭示神經母細胞瘤免疫抑制性微環境

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撰文|鄭詩蔚責編|谷國燦
神經母細胞瘤是一種起源于交感神經系統的胚胎性腫瘤 ， 好發于2歲以下的嬰幼兒 ， 是兒童期最常見的顱外實體瘤 。 神經母細胞瘤具有臨床異質性 ， 腫瘤可自發消退 ， 也可表現為侵襲性生長和轉移性播散 。 根據其臨床生物學行為 ， 可以將患者分為低危組、中危組和高危組 ， 從而采取不同的治療手段 。 患者的預后與危險分層相關 ， 對于高危組患者 ， 目前5年生存率仍低于40% 。
腫瘤的發生發展依賴于腫瘤微環境 ， 了解微環境的構成 ， 特別是免疫微環境的構成 ， 對于神經母細胞瘤的治療可以起到重要的啟示性作用 。 盡管當前神經母細胞瘤免疫微環境的研究已取得初步進展 ， 但對其細胞構成的認識還不夠全面 。 單細胞轉錄組測序技術能夠在單細胞水平對轉錄組進行高通量測序分析 ， 在研究腫瘤微環境的細胞構成上具有顯著優勢 。 借助于這一技術 ， 有望揭開神經母細胞瘤免疫微環境的神秘面紗 ， 進而有針對性地對患者進行治療 。
2022年8月5日 ， 來自法國居里研究所的AnaCosta,CécileThirant,AmiraKramdi等人在JournalforImmunoTherapyofCancer雜志上發表題為Single-celltranscriptomicsrevealssharedimmunosuppressivelandscapesofmouseandhumanneuroblastoma的文章 。 在這項研究中 ， 研究人員使用單細胞RNA測序 ， 分析了小鼠和人類神經母細胞瘤微環境成分的轉錄組 ， 通過聚類分析揭示了腫瘤微環境中免疫細胞的構成 ， 并通過流式細胞技術和功能實驗對相關的免疫細胞進行了驗證 。 該研究為神經母細胞瘤的研究提供了寶貴的參考資料 ， 并通過描述微環境的免疫成分為未來提供了可能的治療方向 。
該研究中使用的神經母細胞瘤小鼠模型為TH-MYCN轉基因小鼠 ， 研究人員首先將小鼠腫瘤樣本分解成單細胞懸液 ， 然后用10xGenomics平臺進行細胞分選、用NovaSeq進行RNA測序 。 在完成單個樣本數據的質控后 ， 對篩選后的三個樣本的單細胞基因表達數據進行整合分析 ， 共獲得5650個細胞 ， 每個腫瘤樣本平均含有1883個細胞 。 在用Seurat工具做細胞聚類和細胞類別標記后 ， 研究人員發現：在小鼠神經母細胞瘤的微環境中 ， 除Phox2b+腫瘤細胞外 ， 共有八種細胞類型 ， 包括Cd68+巨噬細胞 ， Cd14+髓系細胞 ， Cd79a+B細胞 ， Cd3e+T細胞 ， Irf8+樹突細胞 ， Nkg7+NK細胞 ， 以及Fn1+癌癥相關成纖維細胞和vWF+內皮細胞 。 其中巨噬細胞和Cd14+髓系細胞占比最大 ， 這一結果也被免疫組化以及流式細胞分析結果驗證 。
JIC｜單細胞轉錄組測序揭示神經母細胞瘤免疫抑制性微環境
文章圖片
UMAP圖（左）顯示小鼠中單細胞聚類結果和微環境細胞組成 ， 餅圖顯示不同細胞成分在微環境中的占比
聚類分析結果顯示 ， 在小鼠神經母細胞瘤的微環境中存在三種巨噬細胞群體 ， 根據其上調表達基因的不同 ， 這三種巨噬細胞被稱作Pecam1+ ， Ccr2+和Apoe+巨噬細胞 。 進一步分析顯示 ， Apoe+巨噬細胞的基因表達和傳統M2巨噬細胞相似 ， 而另外兩種巨噬細胞與在其他研究中發現的巨噬細胞群體沒有太多相似之處 ， 這一結果表明不同腫瘤附近的巨噬細胞具有高度異質性 。
對于被標記為Cd14+的髓系細胞 ， 研究人員發現這些細胞上調了中性粒細胞的標記基因（S100a8 ， S100a9 ， Mmp9） ， 同時還與多型核中性粒細胞-髓源抑制性細胞（PMN-MDSC）的基因表型重合 ， 這一表型提示與免疫抑制相關 。 此外 ， Cd14+的髓系細胞還上調與免疫抑制相關的基因（Il1b ， Arg2） 。 免疫組化和流式細胞結果證實 ， 小鼠神經母細胞瘤的微環境中的確存在PMN-MDSC和M-MDSC（單核細胞-MDSC）兩種亞型 ， 分別被CD11b+Ly6G+Ly6Clow和CD11b+Ly6G-Ly6Chigh標記 。