材料： 2個(gè)病人原發(fā)和轉(zhuǎn)移配對(duì)的HGSOC樣本

期刊：Clinicaland Translational Medicine

發(fā)表時(shí)間：2021年7月30日

平臺(tái)：BDRhapsody scRNA-seq

研究背景：

高級(jí)別漿液性卵巢癌 (HGSOC) 是最常見(jiàn)的上皮性卵巢癌，對(duì)該疾病的異質(zhì)性和分子基礎(chǔ)仍然不完全了解楞慈。HGSOC是最具侵襲性的婦科惡性腫瘤，也是全球女性癌癥死亡的主要原因之一。探究HGSOC的異質(zhì)性和分子特征铅鲤，有助于更好地理解卵巢癌發(fā)生互婿、轉(zhuǎn)移和耐藥性的機(jī)制钙勃，發(fā)現(xiàn)潛在治療靶點(diǎn)。

概述：

總共獲得13,571個(gè)細(xì)胞诞吱，分為六種不同的細(xì)胞類型，包括：上皮細(xì)胞竭缝、成纖維細(xì)胞狐胎、T細(xì)胞、B細(xì)胞歌馍、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞握巢。作者鑒定出一種具有高增殖和耐藥性潛力的上皮細(xì)胞亞群，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)了它們?cè)诼殉舶┘?xì)胞生長(zhǎng)和遷移中的作用松却。通過(guò)擬時(shí)序分析暴浦，發(fā)現(xiàn)包括翻譯機(jī)制在內(nèi)的多種信號(hào)通路的失調(diào)與卵巢癌轉(zhuǎn)移有關(guān)。此外晓锻，SCENIC分析揭示了基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的相互作用歌焦，并通過(guò)JUN/AP-1抑制劑T-5224驗(yàn)證，表明JUN可作為潛在的卵巢癌治療靶點(diǎn)砚哆。

研究結(jié)果

1.scRNA-seq圖譜揭示HGSOC中的不同細(xì)胞類型與CNV分析

對(duì)兩個(gè)患者的4個(gè)原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性HGSOC樣本進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序 (Figure 1A)独撇，聚類為9個(gè)cluster

(Figure 1B)，利用marker基因鑒定為6種細(xì)胞類型 (Figure 1B, C, D)。CNV分析發(fā)現(xiàn)纷铣，上皮細(xì)胞的CNV水平顯著高于其他細(xì)胞類型 (Figure 1E, F)卵史。

2. HGSOC中上皮細(xì)胞的獨(dú)特分子特征

為了進(jìn)一步研究上皮細(xì)胞功能特征，作者對(duì)上皮細(xì)胞進(jìn)一步分亞群 (Figure 2A, B)后進(jìn)行GSVA分析 (Figure 2C)搜立。不同亞群表現(xiàn)出了不同的功能性以躯，EC1富集了糖酵解/糖異生、檸檬酸循環(huán)等相關(guān)信號(hào)通路 (Figure 2C, D)啄踊，EC2富集了細(xì)胞因子間受體相互作用以及神經(jīng)活性相關(guān)信號(hào)通路 (Figure 2C, E)忧设。而EC3富集了核苷酸和氨基酸代謝相關(guān)信號(hào)通路，并且上調(diào)了參與范科尼貧血途徑和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)基因的表達(dá)颠通，表明該亞群可能具有耐藥性 (Figure 2C, F)址晕。EC4富集了免疫應(yīng)答、補(bǔ)體和凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的信號(hào)通路顿锰，并且上調(diào)了MHC-II相關(guān)基因 (Figure 2C, G)斩箫，表明這組細(xì)胞在抗原處理和免疫反應(yīng)中能力較強(qiáng)。EC5富集了細(xì)胞周期撵儿、DNA復(fù)制乘客、損傷修復(fù)和藥物代謝相關(guān)的信號(hào)通路，并且增殖相關(guān)基因MKI67和耐藥相關(guān)基因與同源重組基因的表達(dá)上調(diào) (Figure 2C, H)淀歇，表明這些細(xì)胞可能對(duì)化療和PARP抑制劑具有抗性易核。同時(shí)細(xì)胞周期分析發(fā)現(xiàn)EC5主要由S期和G2/ M期癌細(xì)胞組成 (Figure 2I)，也表明EC5具有較強(qiáng)的增殖潛能浪默。

3. HGSOC發(fā)展過(guò)程中的動(dòng)態(tài)基因表達(dá)譜

為探究HGSOC發(fā)育過(guò)程中基因變化情況牡直，作者通過(guò)擬時(shí)序分析發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間增加轉(zhuǎn)移性上皮細(xì)胞占比逐漸增高 (Figure 4A, B, E, F)，并通過(guò)分析基因變化情況發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期和分裂纳决、DNA修復(fù)碰逸、炎癥和代謝途徑，特別是糖酵解和檸檬酸循環(huán)在卵巢癌發(fā)展過(guò)程中明顯失調(diào) (Figure 4C, D, G, H)阔加。其中許多核糖體生物合成和翻譯相關(guān)基因在腫瘤細(xì)胞進(jìn)化過(guò)程中上調(diào) (Figure 4D)饵史，驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)核糖體生物合成相關(guān)基因的高表達(dá)與卵巢癌的不良預(yù)后顯著相關(guān) (Figure 4I)。而纖毛上皮marker (FOXJ1胜榔、PIGR胳喷、CAPS和GDF15) 在腫瘤發(fā)展過(guò)程中表現(xiàn)出下降趨勢(shì) (Figure 4D)，同時(shí)這些marker的低表達(dá)導(dǎo)致了預(yù)后效果較差 (Figure 4J)夭织。此外吭露，作者發(fā)現(xiàn)卵巢癌的進(jìn)展伴隨著免疫應(yīng)答相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)(Figure 4H)，其下調(diào)與不良預(yù)后顯著相關(guān) (Figure 4K)尊惰。以上結(jié)果表明卵巢癌轉(zhuǎn)移過(guò)程中幾個(gè)關(guān)鍵信號(hào)通路的失調(diào)與卵巢癌的預(yù)后顯著相關(guān)讲竿。

4. HGSOC中成纖維細(xì)胞特征分析

成纖維細(xì)胞被認(rèn)為是腫瘤中高度豐富和異質(zhì)性的細(xì)胞類群泥兰，因此作者對(duì)HGSOC中的成纖維細(xì)胞進(jìn)一步做亞群分析 (Figure 5A, B)。為進(jìn)一步研究不同亞型間的功能差異题禀，通過(guò)GSVA分析對(duì)成纖維細(xì)胞亞群進(jìn)行功能注釋 (Figure 5C)鞋诗，結(jié)果表明FC1富集了脂質(zhì)和類固醇代謝的相關(guān)通路 (Figure 5C, D)，F(xiàn)C2富集了糖代謝（糖酵解與糖異生投剥、檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化）以及多種DNA修復(fù)途徑相關(guān)通路 (Figure 5C, E)，表明FC2可能具有腫瘤樣惡性潛能担孔。FC3中免疫應(yīng)答和感染性疾病相關(guān)基因上調(diào)江锨，表明它們可能與腫瘤免疫相關(guān) (Figure 5C, F)。而FC4富集了大量血管發(fā)生相關(guān)信號(hào)通路 (Figure 5G)糕篇，表明該亞群在血管發(fā)育和血管生成中具有重要作用啄育。在FC5中發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)代謝途徑和細(xì)胞外基質(zhì)信號(hào)通路大量富集 (Figure 5C)，并上調(diào)了與發(fā)育拌消、組織再生相關(guān)的基因表達(dá) (Figure 5H)挑豌。這些結(jié)果揭示了HGSOC成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性，可以在誘發(fā)耐藥性墩崩、免疫抑制氓英、血管生成和腫瘤細(xì)胞遷移方面來(lái)推動(dòng)卵巢癌的進(jìn)展。

5. 基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)確定JUN通路是HGSOC的驅(qū)動(dòng)因子

接下來(lái)鹦筹，作者對(duì)上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞進(jìn)行SCENIC分析 (Figure

6A-D)铝阐，結(jié)果表明JUN在3組高調(diào)控模塊中調(diào)控活性較高 (Figure 6A-F)。為進(jìn)一步探究JUN蛋白在卵巢癌進(jìn)展中的作用铐拐，作者使用JUN/AP-1抑制劑T-5224對(duì)卵巢癌細(xì)胞進(jìn)行活力實(shí)驗(yàn)徘键，結(jié)果表明T-5224顯著抑制了OVCA420和ES-2細(xì)胞的增殖 (Figure 6D, H)。同時(shí)作者通過(guò)Transwell實(shí)驗(yàn)表明T-5224可以有效的抑制卵巢癌細(xì)胞的侵襲能力 (Figure 6I, J)遍蟋。以上結(jié)果表明JUN可以作為卵巢癌潛在的治療靶點(diǎn)吹害。

6. HGSOC中上皮細(xì)胞-成纖維細(xì)胞間的通訊網(wǎng)絡(luò)

為進(jìn)一步了解上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間的通訊作用關(guān)系，作者使用cellphoneDB對(duì)上皮細(xì)胞和成纖維之間進(jìn)行通訊分析 (Figure 7A, B)虚青，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在上皮細(xì)胞中表達(dá)較高的EGFR它呀、FGFR1和FGFR2，其相應(yīng)配體如CopA棒厘、GRN钟些、HBEGF、FGF2绊谭、FGF7和FGF18等在成纖維細(xì)胞中廣泛表達(dá) (Figure 7C, E)政恍。FGFR2-TIMP1和HLA-DRB1-OGN在上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間表現(xiàn)出最活躍的受體-配體相互作用。另一方面在比較原發(fā)性與轉(zhuǎn)移性腫瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)EGFR-COPA/GRN/HBEGF受體-配體相互作用對(duì)的表達(dá)水平明顯不同达传，在轉(zhuǎn)移性腫瘤中顯著高表達(dá)篙耗，表明其可能在卵巢癌轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮重要作用迫筑。此外，盡管成纖維細(xì)胞也表達(dá)EGFR和FGFR1等受體宗弯，但是它們更多地表達(dá)高水平受體如LRP1脯燃、PDGFRs、PLXND1等蒙保，而上皮細(xì)胞則表達(dá)相應(yīng)配體 (LGALS9/MDK辕棚、PDGFs、Semas)

(Figure 7D, F)邓厕∈藕浚總之，這些結(jié)果表明上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間的細(xì)胞通訊可能會(huì)影響卵巢癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移详恼。

結(jié)論

1. HGSOC樣本的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析揭示了六種不同的細(xì)胞類型补君，鑒定了HGSOC中上皮細(xì)胞的新marker，并進(jìn)一步證實(shí)了它們?cè)诼殉舶┘?xì)胞增殖和侵襲中的作用昧互；

2. 發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞多種信號(hào)通路的失調(diào)與卵巢癌轉(zhuǎn)移及預(yù)后有關(guān)挽铁；

3. 探究了成纖維細(xì)胞亞型的功能異質(zhì)性；

4. 揭示了JUN可作為HGSOC潛在治療靶點(diǎn)敞掘；

5. 描述細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系叽掘，揭示卵巢癌的關(guān)鍵受體-配體相互作用。