作者，追風(fēng)少年i
周五了胖翰，一周馬上過去了接剩，感覺如何？萨咳？懊缺？ 和很多人交流，發(fā)現(xiàn)一個很有意思的現(xiàn)象培他，每個人都盯著自己沒有的東西鹃两，自己擁有的都選擇忽視，這樣的態(tài)度舀凛，是不是我們煩惱的根源俊扳？？
好了猛遍，繼續(xù)我們單細(xì)胞空間的研究內(nèi)容馋记，今天分享的文章在Single-cell and spatial analysis reveal interaction of FAP+ fibroblasts and SPP1+ macrophages in colorectal cancer, 2022年4月發(fā)表于NC，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所蘇冰教授團(tuán)隊和葉幼瓊研究員團(tuán)隊發(fā)表懊烤，國內(nèi)的學(xué)術(shù)性論文抗果，值得分享一下。
結(jié)直腸癌 (CRC) 是第三大最常見的惡性腫瘤（僅次于肺癌和乳腺癌）奸晴，每年在全世界造成約 800,000 人死亡冤馏。最近，繼在黑色素瘤和肺癌等先前難以治療的實體瘤中取得成功后寄啼，免疫檢查點阻斷 (ICB) 策略被應(yīng)用于 CRC 治療逮光。已經(jīng)有許多研究探索 T 細(xì)胞用于有效的抗腫瘤免疫療法。然而墩划，靶向 PD-1 的抗體 pembrolizumab 僅對具有高度微衛(wèi)星不穩(wěn)定性 (MSI-H) 的錯配修復(fù)缺陷型腫瘤有效涕刚，占轉(zhuǎn)移性 CRC 病例的 5% 以下。因此乙帮，有必要了解結(jié)直腸癌腫瘤微環(huán)境（TME）中細(xì)胞和分子重塑的機(jī)制杜漠，尋找潛在的干預(yù)靶點以提高免疫治療的療效。最近的研究表明，基質(zhì)細(xì)胞和骨髓細(xì)胞可能為腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移形成獨特的生態(tài)位，使其成為潛在的治療靶點财饥。
間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞是組織重塑炭剪、炎癥反應(yīng)虽抄、上皮細(xì)胞生長和免疫抑制所必需的非上皮、非造血細(xì)胞成分。雖然缺乏典型的譜系標(biāo)記，但它們對波形蛋白峡捡、膠原蛋白击碗、PDGFRα/β 和 podoplanin 呈陽性，在組織和細(xì)胞類型中具有不同的分布模式们拙。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的最新進(jìn)展使細(xì)胞群的系統(tǒng)分析能夠以前所未有的分辨率解決結(jié)直腸疾病稍途，包括炎癥性腸病和 CRC。不同的基質(zhì)細(xì)胞群可能在 IBD 發(fā)展中發(fā)揮獨特的作用砚婆。例如晰房，據(jù)報道，一個基質(zhì)細(xì)胞群位于隱窩生態(tài)位中射沟，具有正常的修復(fù)和再生反應(yīng)功能，而另一個基質(zhì)細(xì)胞群具有促進(jìn)疾病嚴(yán)重程度的促炎特征与境。此外验夯，表達(dá) IL13RA2 和 IL11 的炎性成纖維細(xì)胞與 IBD 患者對抗 TNF 治療的抵抗有關(guān)∷さ螅基質(zhì)細(xì)胞的異質(zhì)性也被認(rèn)為與 CRC 進(jìn)展的結(jié)果有關(guān)挥转。兩組成纖維細(xì)胞，包括肌成纖維細(xì)胞和癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞共屈，已被鑒定并發(fā)現(xiàn)優(yōu)先富集在 CRC 腫瘤中绑谣。此外，肌成纖維細(xì)胞相關(guān)基因特征也被確定為 CRC 共有分子亞型 4 的主要特征之一拗引，其由腫瘤基質(zhì)的富集和 TGF-β 信號介導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)重塑定義借宵。新出現(xiàn)的證據(jù)表明，腫瘤肌成纖維細(xì)胞可能是腫瘤驅(qū)動的基質(zhì)群矾削。然而壤玫，由于上述研究中使用的基質(zhì)細(xì)胞僅代表總測序群體的一小部分，這阻礙了他們以高分辨率進(jìn)行深入研究哼凯，因此迫切需要了解基質(zhì)亞型的確定功能欲间，尤其是關(guān)于與 TME 中其他細(xì)胞的串?dāng)_。在這方面断部，單細(xì)胞 RNA 測序 (scRNA-seq) 揭示了細(xì)胞串?dāng)_在多種癌癥中的重要性猎贴，并確定了內(nèi)皮細(xì)胞與巨噬細(xì)胞和腫瘤特異性角質(zhì)形成細(xì)胞與 TME 內(nèi)其他類型細(xì)胞的相互作用。
最近有報道稱蝴光，從 TME 中排除浸潤性免疫細(xì)胞與 CRC 患者的不良預(yù)后相關(guān)她渴，并且已建議定位于腫瘤邊緣的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 (TAM) 可防止細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞 (CTL) 浸潤腫瘤核心。據(jù)報道蔑祟，兩種類型的 TAMs 具有不同的炎癥和血管生成特征惹骂，并且對 CSF1R 阻斷治療的反應(yīng)相反。其他研究還報道了表達(dá) M2 巨噬細(xì)胞標(biāo)志物（例如做瞪，CD163对粪、DC-SIGN）的巨噬細(xì)胞或表達(dá) FSP1右冻、FAP 的癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞與 CRC 患者的不良預(yù)后之間呈正相關(guān)。最近報道了一種具有獨特特征的 TAM 亞型著拭，稱為 SPP1+ 巨噬細(xì)胞纱扭，具有免疫抑制特性，并與 EMT 標(biāo)志物呈正相關(guān)儡遮，可作為抗腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的潛在靶標(biāo)乳蛾。然而，尚未充分研究 CRC TME 中骨髓細(xì)胞與其他類型細(xì)胞之間的相互作用鄙币。
在文章的研究中肃叶，研究團(tuán)隊利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序方法發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，結(jié)直腸癌組織特異性富集FAP+ fibroblasts及SPP1+ macrophages十嘿，并通過CIBERSORTx對多個結(jié)腸癌數(shù)據(jù)集分析發(fā)現(xiàn)這兩種細(xì)胞浸潤程度高度相關(guān)因惭。團(tuán)隊進(jìn)一步使用空間轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)存在同時表達(dá)這兩種細(xì)胞特征基因的聚類，這一聚類的空間位置和細(xì)胞外基質(zhì)的形成高度相關(guān)绩衷，提示FAP+ fibroblasts和SPP1+ macrophages在腸癌中的空間定位上也接近蹦魔，并圍繞腫瘤中心形成“墻壁”樣的腫瘤邊界。
試驗設(shè)計
- 研究入組樣本及方法
- 5名非轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者：手術(shù)獲取腫瘤樣本和鄰近正常組織咳燕，經(jīng)質(zhì)控后共獲得54103個細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析勿决；
- 上述5例中的4例患者：腫瘤組織切片進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析；
- 另外整合了公共數(shù)據(jù)庫信息：GEO結(jié)直腸癌間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)招盲、TCGA-COAD隊列數(shù)據(jù)低缩、IMvigor210公共數(shù)據(jù)集。
研究成果
繪制結(jié)直腸癌腫瘤組織及配對正常組織的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜
基于5例結(jié)直腸癌患者的腫瘤組織及癌旁正常組織（結(jié)腸腺癌（COAD）2例曹货，直腸腺癌（READ）3例）表制，獲取單細(xì)胞并進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理及聚類分析注釋控乾，這些細(xì)胞被分為九種主要細(xì)胞類型么介，包括上皮細(xì)胞（表達(dá)EPCAM和CDH1）、T/ILCs細(xì)胞（表達(dá)CD3E和CD3G）蜕衡、B細(xì)胞（表達(dá)MS4A1和CD79A）壤短、漿細(xì)胞（表達(dá)SDC1和MZB1）、髓樣細(xì)胞（表達(dá)CD14和FCGR3A）慨仿、肥大細(xì)胞（表達(dá)KIT久脯、IL1RL1和MS4A2）、內(nèi)皮細(xì)胞（EC镰吆，表達(dá)PECAM1和CDH5）帘撰、間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞（MSCs，表達(dá)COL1A1和COL3A1）及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（表達(dá)S100B和CDH2）万皿。盡管5例患者的腫瘤和鄰近正常組織中均出現(xiàn)了所有九種主要細(xì)胞類型摧找，但每種主要細(xì)胞類型的浸潤程度不同核行，反映了結(jié)直腸癌進(jìn)展階段的差異（這些marker需要總結(jié)一下）。
CRC患者腫瘤組織中的細(xì)胞亞群特征揭示腫瘤微環(huán)境特征且可以預(yù)測臨床結(jié)局
文章深入研究了這些細(xì)胞亞群相關(guān)調(diào)控通路基因的表達(dá)情況蹬耘。采用Molecular Signatures Database (MsigDB) 數(shù)據(jù)庫中的hallmark基因集來分析腫瘤組織和鄰近正常組織之間MSC芝雪、ECs、膠質(zhì)細(xì)胞综苔、髓樣細(xì)胞惩系、T細(xì)胞和B細(xì)胞通路的變化。與正常組織相比如筛，腫瘤組織中的免疫相關(guān)途徑堡牡，包括炎癥反應(yīng)、IL2/STAT5信號和IL6/JAK/STAT3信號杨刨，不僅在免疫細(xì)胞群（如髓系細(xì)胞和T/ILC細(xì)胞）中富集晤柄， 在MSC和ECs在腫瘤組織中也富集，提示MSCs和ECs也參與抵抗結(jié)直腸癌的免疫反應(yīng)拭嫁。與正常樣本相比，腫瘤的MSC抓于、ECs和髓系細(xì)胞中缺氧的標(biāo)志基因集更豐富做粤。這些特征可能反映了腫瘤缺氧區(qū)域基質(zhì)細(xì)胞的相互作用，將巨噬細(xì)胞捉撮、MSC和ECs連接起來怕品，重塑CRC微環(huán)境。此外巾遭，文章結(jié)合TCGA-COAD肉康、TCGA-READ以及GEO數(shù)據(jù)庫中的12個CRC隊列的scRNA-seq數(shù)據(jù)，計算免疫細(xì)胞浸潤情況灼舍，并進(jìn)行細(xì)胞之間的相關(guān)性分析及臨床結(jié)局分析吼和。結(jié)果顯示MSC和髓系細(xì)胞之間顯著正相關(guān)，并且MSC浸潤程度較高的CRC患者與較差的OS和PFS相關(guān)骑素，髓系細(xì)胞浸潤程度高與較差的OS和PFS相關(guān)（關(guān)于單細(xì)胞空間與臨床方面的研究其實是單細(xì)胞空間技術(shù)走向臨川運(yùn)用的契機(jī)）炫乓。
腫瘤特異性FAP+ 成纖維細(xì)胞與結(jié)直腸癌進(jìn)展相關(guān)
一直以來献丑，MSCs和成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞一直被認(rèn)為是調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生和癌癥進(jìn)展的關(guān)鍵基質(zhì)細(xì)胞類型末捣，結(jié)合上述發(fā)現(xiàn)的MSCs與預(yù)后的關(guān)系，文章利用之前報道的特定細(xì)胞特征標(biāo)記將MSC分為10個亞型创橄，分析比較腫瘤和相鄰正常組織之間MSC亞型的浸潤差異箩做。結(jié)果顯示FAP+成纖維細(xì)胞、增殖成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞在腫瘤組織中明顯富集妥畏，而NT5E+ 成纖維細(xì)胞邦邦、FGFR2+成纖維細(xì)胞安吁、ICAM1? 端細(xì)胞和MFAP5+ 肌成纖維細(xì)胞在腫瘤鄰近的正常組織中富集。在腫瘤和腫瘤周圍正常組織之間圃酵，CD24+ 成纖維細(xì)胞柳畔、DES+ 成纖維細(xì)胞和ICAM1+ 終末細(xì)胞沒有顯著差異。這種差異趨勢通過TCGA數(shù)據(jù)得到驗證郭赐，文章還通過流式實驗的方法驗證了腫瘤特異性成纖維細(xì)胞浸潤差異薪韩。
接下來作者基于單細(xì)胞數(shù)據(jù)，分析推斷FAP+ 成纖維細(xì)胞的分化軌跡捌锭。分析預(yù)測腫瘤特異性FAP+ 成纖維細(xì)胞可能起源于FGFR2+ 成纖維細(xì)胞或ICAM1+ 終末細(xì)胞俘陷，并且TWIST1在FAP+ 成纖維細(xì)胞的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中具有最高的表達(dá)和活性水平，可能代表驅(qū)動該分化途徑的主要轉(zhuǎn)錄因子观谦。
腫瘤特異性SPP1+ 巨噬細(xì)胞與CRC進(jìn)展相關(guān)
文章第一部分的差異分析結(jié)果除了成纖維細(xì)胞拉盾，還有髓系細(xì)胞。在髓系細(xì)胞的深入研究中豁状，主要細(xì)分了9種亞型捉偏，各有特定的表達(dá)標(biāo)志物。分析比較腫瘤和相鄰正常組織之間髓系細(xì)胞亞型的差異浸潤泻红，發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞主要存在于腫瘤組織中夭禽，而DC在相鄰正常組織中富集。重要的是谊路，SPP1+ 巨噬細(xì)胞是腫瘤特異性巨噬細(xì)胞讹躯，占腫瘤樣本中髓系細(xì)胞的11.6%，但僅占相鄰正常組織中髓樣細(xì)胞的0.68%缠劝，同樣潮梯，差異結(jié)果通過TCGA數(shù)據(jù)以及流式實驗得到驗證。在TCGA和GSE17536 CRC隊列中惨恭，SSP1+巨噬細(xì)胞高浸潤患者具有更短的PFS秉馏。分化軌跡結(jié)果表明腫瘤特異性SPP1+ 巨噬細(xì)胞可能起源于THBS1+ 巨噬細(xì)胞。調(diào)節(jié)因子分析結(jié)果表示SPP1+ 巨噬細(xì)胞也可能受到HIF-1信號通路的調(diào)節(jié)脱羡。
由于FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞與缺氧誘導(dǎo)的通路密切相關(guān)沃饶，研究人員推測在腫瘤的缺氧區(qū)域可能存在一個基質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將巨噬細(xì)胞和MSC連接起來轻黑，共同促進(jìn)CRC微環(huán)境的惡化糊肤。
FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞的高浸潤與較差的患者生存率相關(guān)且空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)顯示兩者之間存在相互作用
作者利用CIBERSORTx在14個獨立的CRC隊列中分析scRNA-seq鑒定到的58個細(xì)胞類型的浸潤狀態(tài)，結(jié)果驗證FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞相關(guān)性最高氓鄙。在FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞不同浸潤水平的患者中馆揉，二者浸潤均較高的患者(FAP+High_SPP1+High)PFS最短，表明這兩種細(xì)胞類型可以協(xié)同促進(jìn)腫瘤進(jìn)展抖拦。蛋白及免疫組化數(shù)據(jù)分析顯示腫瘤組織中FAP和SPP1的表達(dá)均特異性增加升酣，且FAP或SPP1蛋白水平高的患者的OS較短舷暮。免疫熒光標(biāo)記顯示CRC組織中SPP1陽性和FAP陽性細(xì)胞在空間上非常接近，提示二者之間可能存在串?dāng)_噩茄。利用空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)對兩種細(xì)胞進(jìn)行更深層次的挖掘分析下面，結(jié)果顯示大多數(shù)FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞共定位，并包裹惡性上皮細(xì)胞绩聘，T細(xì)胞和B細(xì)胞被排斥在腫瘤區(qū)域以外沥割。FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞中促結(jié)締組織增生結(jié)構(gòu)形成的途徑高度活躍，包括細(xì)胞外基質(zhì)組織凿菩、膠原纖維組織和對TGF-β的反應(yīng)机杜。這些現(xiàn)象表明這兩種類型細(xì)胞之間可能存在物理相互作用，并可能調(diào)節(jié)促結(jié)締組織增生的微環(huán)境以限制免疫細(xì)胞浸潤至腫瘤核心衅谷。
FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞的相互作用可能有助于促結(jié)締組織增生性腫瘤微環(huán)境的形成
為了驗證上述的猜測椒拗，確定CRC患者中FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞相互作用的關(guān)鍵介質(zhì)，文章研究了FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞的細(xì)胞-細(xì)胞通訊機(jī)制获黔。FAP+ 成纖維細(xì)胞通過TGF-β超家族基因蚀苛，TGFB1和INHBA的表達(dá)增強(qiáng)SPP1+ 巨噬細(xì)胞的促炎活性，TGF-β誘導(dǎo)SPP1+ 巨噬細(xì)胞中ACVRL1玷氏、ACVR1或ACVR1B的表達(dá)堵未。FAP+ 成纖維細(xì)胞通過WNT5A-FZD2和CCL3-CCR5增強(qiáng)SPP1+ 巨噬細(xì)胞的招募，并可能作為一個驅(qū)動因素通過趨化素促進(jìn)SPP1+ 巨噬細(xì)胞分化预茄。SPP1+ 巨噬細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞因子TGFB1兴溜、IL1A和IL1B, 可與FAP+成纖維細(xì)胞表達(dá)的受體結(jié)合侦厚，促使多種編碼膠原和基質(zhì)金屬蛋白酶基因靶點的表達(dá)耻陕，這些靶點是促結(jié)締組織增生反應(yīng)的重要組成部分，其中大部分參與ECM通路刨沦。綜上诗宣，F(xiàn)AP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞形成一個相互作用的網(wǎng)絡(luò)，支持彼此的維持和功能想诅。這兩種細(xì)胞類型可能在ECM重塑中發(fā)揮重要作用召庞，可能促進(jìn)TME促纖維增生區(qū)的形成。
FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞的高浸潤與免疫治療耐藥相關(guān)
文章最后分析了具有不同F(xiàn)AP+ 成纖維細(xì)胞和/或SPP1+ 巨噬細(xì)胞浸潤模式的腫瘤的局部免疫特征来破。FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞浸潤度高的腫瘤樣本表現(xiàn)相對高比例的非同義突變和單核苷酸變異（SNV）預(yù)測的新生抗原篮灼，并且具有較高的香農(nóng)熵指數(shù)和TCR豐富度，說明T細(xì)胞對新抗原的無效反應(yīng)徘禁。在所有CRC亞型中诅诱，該亞型的淋巴細(xì)胞浸潤最低，表明該特定類型腫瘤的微環(huán)境特征是免疫排斥型的送朱。采用IMvigor210公共數(shù)據(jù)集分析預(yù)后相關(guān)性發(fā)現(xiàn)娘荡，F(xiàn)AP或SPP1表達(dá)水平高的患者以及FAP和SPP1表達(dá)都高的患者具有更短的OS干旁。相比FAP和SPP1低表達(dá)的患者， FAP或SPP1高表達(dá)的患者表現(xiàn)出較低的應(yīng)答炮沐，和更多的疾病進(jìn)展（PD）争群，這表明FAP或SPP1高表達(dá)的患者對抗PD-L1治療的應(yīng)答明顯低于其他患者。
discussion
通過整合分析scRNA-seq數(shù)據(jù)大年、公開發(fā)表的scRNA-seq和bulk RNA-seq數(shù)據(jù)集换薄、空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)、FACS鲜戒、IF和免疫治療的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)专控，本研究提供了單細(xì)胞分辨率下的配對的腫瘤和癌旁正常組織綜合的TME景觀圖，證實FAP+ 成纖維細(xì)胞和SPP1+ 巨噬細(xì)胞的相互作用參與形成促結(jié)締組織增生性TME遏餐，阻止淋巴細(xì)胞浸潤伦腐，可能導(dǎo)致腫瘤免疫治療抵抗，可以作為CRC治療的潛在靶點失都。
好了柏蘑，已經(jīng)分享給大家了，生活很好粹庞，有你更好咳焚，百度文庫出現(xiàn)了大量抄襲我的文章，對此我深表無奈庞溜，我寫的文章革半，別人掛上去賺錢，抄襲可恥流码，掛到百度文庫的人更可恥
