論文鏈接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0092-8674(23)00849-8

2023年8月21日驻子，北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）張澤民課題組聯(lián)合中國科學技術大學彭慧課題組糟秘，在國際期刊Cell上發(fā)表了題為A Pan-Cancer Single Cell Panorama of Human Natural Killer Cells的研究論文振诬。該研究以生物信息學數(shù)據(jù)整合為支撐，通過收集大規(guī)模單細胞轉錄組測序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)刻畫了自然殺傷（NK）細胞在不同癌癥類型和組織之間的異質性百新，發(fā)現(xiàn)了腫瘤微環(huán)境（TME）特異富集薇缅、殺傷功能異常的NK細胞亞類，揭示了NK細胞與微環(huán)境中其他組分的潛在調控關系（圖1）

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圖1. NK細胞單細胞圖譜的圖摘要

近些年來茶鉴，通過生物信息學方法賦能新技術，解讀復雜現(xiàn)象景用，已經成為探索和解決重要科學問題的強大助力涵叮。與此同時，國內外研究團隊已積累了海量的TME單細胞轉錄組測序數(shù)據(jù)伞插，系統(tǒng)性整合這些數(shù)據(jù)資源從而充分挖掘有價值的信息是當前階段研究的重要問題¹割粮。但是這些數(shù)據(jù)的質量參差不齊，來源復雜媚污，測序平臺多樣舀瓢，因此如何利用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)新規(guī)律是生物信息遇到的重要挑戰(zhàn)。結合單細胞測序和先進的生物信息數(shù)據(jù)分析策略耗美，張澤民課題組已成功揭示了多種腫瘤特異的細胞類型^2-4京髓。張澤民課題組前期的研究證明了在癌細胞之外，不同腫瘤的免疫微環(huán)境存在與患者預后和治療響應相關的穩(wěn)定的差異商架，提出了新的腫瘤異質性研究方向堰怨。不同的癌癥類型是否有共同的免疫功能異常特征？相同的免疫組分是否在不同組織和條件下保持功能的一致蛇摸？不同類型的癌癥备图、不同的患者為什么會對免疫治療產生差異的響應？這些問題的解決將會極大推動腫瘤免疫治療的發(fā)展赶袄。

本研究聚焦TME中與T細胞功能相似揽涮、但具有更直接的識別和殺傷癌細胞能力的NK細胞⁵。由于腫瘤浸潤的NK細胞在TME的免疫細胞組分中占比稀少饿肺，先前的單一研究對其類群分布蒋困、功能特性等均缺乏深入、系統(tǒng)性分析唬格。通過生物信息學整合建立大規(guī)模NK細胞組學數(shù)據(jù)資源是突破這一難點的關鍵技術手段。研究者收集整理了大量公開的單細胞轉錄組數(shù)據(jù)颜说，涉及24種癌癥類型购岗，包括了來自716名患者和47名健康對照的1223個樣本的NK細胞單細胞表達譜數(shù)據(jù)。研究者克服了數(shù)據(jù)整合的多項難點门粪，包括高精度分離NK細胞喊积、去除復雜的批次效應等，首次在泛癌水平系統(tǒng)地鑒定到了5類CD56^brightCD16^lo和9類CD56^dimCD16^hi NK細胞亞群玄妈，并詳細地刻畫了各類群的表型和功能多樣性（圖2）乾吻。

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圖2. 課題設計及數(shù)據(jù)處理主要框架

基于整合的數(shù)據(jù)資源髓梅，研究人員發(fā)現(xiàn)NK細胞的亞群組成在不同癌癥類型間表現(xiàn)出了明顯的偏好性，腫瘤绎签、癌旁組織和外周血中的NK細胞亞類分布也具有明顯的差異枯饿。通過轉錄組定量分析，敏感性和特異性檢驗等生物信息技術篩選诡必，研究者發(fā)現(xiàn)RGS1特異高表達在非血液來源的NK細胞上奢方。相比于經典的組織駐留特征基因，RGS1在轉錄組水平表現(xiàn)出更高的特異性和靈敏度爸舒，并且在泛癌種水平上都具有優(yōu)秀的性能蟋字。該發(fā)現(xiàn)為后續(xù)進一步研究NK細胞的組織浸潤提供了新的研究方向，也進一步突顯了通過整合數(shù)據(jù)分析研究關鍵生物學問題的可行性扭勉。

進一步關注腫瘤微環(huán)境鹊奖，研究者發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中高度富集一群DNAJB1⁺ CD56^dimCD16^hi NK細胞。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該群細胞具有功能失調的表型涂炎，包括殺傷性下降忠聚、抑制受體上升、高表達應激反應相關蛋白等璧尸，因此研究者將這一群細胞命名為腫瘤相關NK細胞（Tumor-associated NK cells, TaNK cells）咒林。與經典認知的NK細胞的更高豐度有益于腫瘤患者的生存狀態(tài)不同，研究者發(fā)現(xiàn)TaNK細胞的富集與多種癌癥類型的不良預后爷光、及免疫治療的耐藥顯著相關垫竞。這些發(fā)現(xiàn)表明了TaNK細胞具有重要的生物學和臨床應用價值，為后續(xù)開發(fā)NK細胞相關的免疫治療方法提供了新的思路蛀序。除此之外欢瞪，研究者發(fā)現(xiàn)髓系細胞尤其是LAMP3⁺ DCs是NK細胞的重要調控因子。進一步的生物信息分析結合空間分布定量發(fā)現(xiàn)徐裸，靠近LAMP3⁺ DCs的NK細胞表現(xiàn)出更低的殺傷活性遣鼓，這說明LAMP3⁺ DCs在腫瘤免疫微環(huán)境中對NK細胞功能有著潛在的異常調節(jié)作用。

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圖3. 研究的主要發(fā)現(xiàn)

綜上所述重贺，這一工作創(chuàng)新性地整合利用大規(guī)模單細胞數(shù)據(jù)骑祟，揭示了NK細胞中的基因表達模式轉變，捕捉了腫瘤免疫微環(huán)境的NK細胞亞群組分變化气笙，為未來通過更全面的整合分析手段探索新的生物標志物和治療靶點提供了助力次企，也為藥物研發(fā)提供更準確、更全面的數(shù)據(jù)支持潜圃。

北京大學前沿交叉學科研究院PTN項目博士生唐非缸棵、北京大學BIOPIC/生命科學學院博士生李金虎為該論文的并列第一作者，北京大學BIOPIC張澤民教授谭期、北京大學BIOPIC助理研究員王東方堵第、中國科學技術大學彭慧教授吧凉、北京大學BIOPIC副研究員朱琳楠為該論文的共同通訊作者。昌平實驗室博士研究生亓璐及張澤民實驗室其他成員為本研究做出了重要貢獻踏志。中國科學技術大學田志剛院士為本研究提供了重要幫助阀捅。研究得到了國家自然科學基金和北京市科學技術委員會的資助。

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思路學習

1狰贯、獲得了 160,011 個高質量 NK 細胞的集合也搓，其中包括 11,963 個新生成的 NK 細胞。 自測數(shù)據(jù)也不是很多涵紊。
2傍妒、亞群先分成兩群（CD56brightCD16lo and (D) CD56dimCD16hi NK cells），然后再分別進行降維聚類摸柄。

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