膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（Glioblastoma益兄，GBM）是一種不可治愈的原發(fā)性惡性腦癌，具有較高的基因組和細(xì)胞間異質(zhì)性箭券。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者平均生存期短（14個(gè)月）净捅，患者間和腫瘤內(nèi)異質(zhì)性對GBM靶向和免疫治療方法的成功開發(fā)提出了巨大挑戰(zhàn)，因此深入了解GBM細(xì)胞與其免疫微環(huán)境之間的相互作用至關(guān)重要辩块。

本文中灸叼，作者采用scRNA-seq技術(shù)研究了單細(xì)胞分辨率下小鼠GBMs的免疫和非免疫組成神汹，并對起始和進(jìn)展過程中的人群進(jìn)行了縱向分析，為GBM治療的研究提供了潛在的細(xì)胞和分子靶點(diǎn)古今。

文章詳情

文章題目：Single-cell RNA sequencing reveals evolution of immune landscape during glioblastoma progression

中文題目：單細(xì)胞核RNA測序：揭示膠質(zhì)母細(xì)胞瘤進(jìn)展過程中的免疫景觀演變

發(fā)表時(shí)間：2022.05

期刊名稱：Nature Immunology

影響因子：31.25

實(shí)驗(yàn)平臺：scRNA-seq屁魏、bulk RNA-seq、qPCR

DOI：10.1038/s41590-022-01215-0

研究內(nèi)容

1捉腥、scRNA-seq在GBM中識別腫瘤細(xì)胞氓拼、間質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞

研究首先通過scRNA測序確定GBM中的細(xì)胞類型，包括非免疫細(xì)胞群（CD45-）以及免疫細(xì)胞群（CD45+）抵碟，在CD45-細(xì)胞群中通過Johnson-Verhaak命名法標(biāo)記了腫瘤細(xì)胞群（EGFR+）桃漾；通過marker基因的表達(dá)量進(jìn)一步對CD45-以及CD45+細(xì)胞群進(jìn)行分層類聚，確定了Oligodendrocytes(Mog拟逮，Plp1)撬统，Microglia(P2ry12，Tmem119)敦迄，Astrocytes(Aqp4)以及Perivascular macrophages(Cd163恋追，Mrc1)等細(xì)胞類型。

? #? Fig.1 scRNA-seq鑒定GBM中CD45-和CD45+細(xì)胞群

2罚屋、不同轉(zhuǎn)錄特性的EGFR+細(xì)胞定位

為了確定5個(gè)轉(zhuǎn)錄不同的EGFR+腫瘤細(xì)胞簇分布的基礎(chǔ)苦囱，研究者確定了EGFR+細(xì)胞的數(shù)量和面積，結(jié)果顯示從隨著時(shí)間的推移脾猛，多個(gè)EGFR+單細(xì)胞到小的獨(dú)立簇到一個(gè)可觀測量的進(jìn)展撕彤，并且早期和晚期腫瘤中存在多個(gè)克隆。Monocle3擬時(shí)序分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)猛拴，簇10產(chǎn)生了組成簇0羹铅、22和24的細(xì)胞，而簇5則為獨(dú)立來源愉昆。并且集群0/10和5/24的EGFR信號傳導(dǎo)模式是不同的睦裳，在0/10簇的細(xì)胞中Tgfα表達(dá)增加，而5/24簇細(xì)胞中Hbegf表達(dá)增加?(Tgfα和Hbegf是在癌癥不同信號通路中發(fā)揮作用的EGFR配體）撼唾。在0/10和5簇的細(xì)胞中表達(dá)差異最大的基因分別是Pdgfra和Lgals1(GaL1)廉邑，為了更好地定義這兩個(gè)細(xì)胞群體EGFR下游的信號差異，研究者進(jìn)一步進(jìn)行了bulk RNAseq倒谷、GO富集分析以及Reactome分析蛛蒙，結(jié)果顯示在PDGFRA+細(xì)胞群中，上調(diào)的基因涉及少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化渤愁，并且EGFR+PDGFRA+細(xì)胞中的神經(jīng)元系統(tǒng)牵祟、突觸功能和突觸處的蛋白質(zhì)相互作用明顯增強(qiáng)。

#? Fig.2 GBMs由轉(zhuǎn)錄特性不同的EGFR+癌細(xì)胞群體組成的

3抖格、GBMs含有一個(gè)增殖的小膠質(zhì)細(xì)胞種群--顯示出促炎特性

小膠質(zhì)細(xì)胞簇19的G2M和S期細(xì)胞周期基因表達(dá)水平較高诺苹。流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果顯示咕晋，與對照組相比，在GBM進(jìn)展期間GBM小鼠EdU+小膠質(zhì)細(xì)胞在GBM組織中特異性增殖收奔。EdU+GBM小膠質(zhì)細(xì)胞含有與有絲分裂掌呜、細(xì)胞周期相關(guān)的上調(diào)基因，EdU-小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)與炎癥反應(yīng)坪哄、細(xì)胞因子反應(yīng)等有關(guān)的基因质蕉。在GBM中，循環(huán)小膠質(zhì)細(xì)胞與非循環(huán)小膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組具有差異翩肌，后者與促炎極化有關(guān)模暗，并且GBM會刺激遠(yuǎn)處小膠質(zhì)細(xì)胞。擬時(shí)序分析發(fā)現(xiàn)簇2由簇4分化的觀點(diǎn)念祭，進(jìn)一步分析兩簇差異基因兑宇，發(fā)現(xiàn)簇4是更活躍的小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬群。綜上所述粱坤，在GBM腫瘤微環(huán)境(TME)中隶糕，存在一個(gè)小膠質(zhì)細(xì)胞亞群通過增強(qiáng)促炎反應(yīng)對腫瘤做出應(yīng)答。

#? Fig.3 EGFR GBMs中存在增殖的小膠質(zhì)細(xì)胞

4比规、大多數(shù)GBM細(xì)胞因子來源于瘤內(nèi)免疫細(xì)胞

通過RTqPCR分析小鼠GBMs CD45+和CD45-中的32種細(xì)胞因子的表達(dá)，結(jié)果顯示大部分細(xì)胞因子在CD45+細(xì)胞中表達(dá)拦英。同時(shí)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)檢查點(diǎn)轉(zhuǎn)錄本也在CD45+細(xì)胞群中表達(dá)蜒什，具體主要在T細(xì)胞和髓系細(xì)胞中表達(dá)“坦溃總之灾常，這些結(jié)果表明，檢查點(diǎn)受體除了存在于T細(xì)胞外铃拇，還存在于先天免疫細(xì)胞钞瀑；大多數(shù)瘤內(nèi)細(xì)胞因子表達(dá)更多來自CD45+細(xì)胞，較少來自癌細(xì)胞慷荔。

# Fig.4細(xì)胞因子雕什、檢查點(diǎn)受體及其配體主要在瘤內(nèi)CD45+免疫細(xì)胞中表達(dá)

5、腫瘤進(jìn)展過程中GBM TME的縱向演變

通過RNAseq顯示显晶，EGFR+細(xì)胞在早期和晚期GBMs中顯著增加贷岸。通過流式細(xì)胞術(shù)分析細(xì)胞類型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)早期小膠質(zhì)細(xì)胞占比高磷雇，而晚期巨噬細(xì)胞浸潤增加偿警；隨著時(shí)間推移，GBMA中對側(cè)腦組織中巨噬唯笙、淋巴螟蒸、單核和NK細(xì)胞明顯減少盒使。細(xì)胞擬時(shí)序分析顯示，簇9來源于簇12七嫌，并且僅出現(xiàn)在GBM中少办。簇12富含少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘化和分化發(fā)育相關(guān)基因，簇9優(yōu)先表達(dá)有氧呼吸功能基因抄瑟，表明新衍生的少突膠質(zhì)細(xì)胞能量需求發(fā)生變化凡泣。

# Fig.5免疫細(xì)胞浸潤隨時(shí)間的動態(tài)變化

6、在GBM進(jìn)展過程中先天免疫的變化

與正常大腦相比皮假，早期GBM中小膠質(zhì)細(xì)胞簇2中促炎生物標(biāo)志物以及中性粒細(xì)胞趨化及吞噬作用的表達(dá)鞋拟，表明早期GBM激活小膠質(zhì)細(xì)胞的促炎反應(yīng)。隨著時(shí)間推移進(jìn)展惹资，BAM（13）獲得了中性粒細(xì)胞趨化贺纲、血管生成和炎癥反應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)，巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞失去促炎極化褪测。

# Fig.6?隨時(shí)間推移猴誊，巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞失去促炎極化

7、TMZ調(diào)節(jié)PMN-MDSCs侮措、巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞懈叹，延長生存期

高劑量的TMZ可能會通過增加小膠質(zhì)細(xì)胞以及減少PMN-MDSCs和巨噬細(xì)胞的抑制群體，促進(jìn)一種促炎表型分扎，然而這并不足以誘導(dǎo)腫瘤清除澄成，這表明缺乏適應(yīng)性反應(yīng)和耐藥性機(jī)制的發(fā)展。

# Fig.7 TMZ改變GBM免疫微環(huán)境畏吓，延長生存期

主要結(jié)論

本文通過scRNA-seq和流式細(xì)胞術(shù)對基因工程小鼠正常大腦和GBM兩個(gè)發(fā)展時(shí)期的樣本進(jìn)行分析墨状，揭示了整個(gè)腫瘤過程中免疫細(xì)胞組成的大規(guī)模、全面的縱向變化菲饼。隨著GBM發(fā)展肾砂，發(fā)現(xiàn)GBM中存在一個(gè)高度增殖的小膠質(zhì)細(xì)胞群體，并且大部分細(xì)胞因子及其受體在免疫細(xì)胞中表達(dá)宏悦，很少來自EGFR+癌細(xì)胞镐确；在晚期的腫瘤中發(fā)現(xiàn)了抗炎的巨噬細(xì)胞和致癌原細(xì)胞。髓源性抑制細(xì)胞饼煞，這種演變與血腦屏障的破壞和表皮生長因子GBM+細(xì)胞的廣泛增長相一致辫塌。IR/TMZ治療能夠通過促進(jìn)效應(yīng)CD8T細(xì)胞功能，提高生存期派哲。本研究結(jié)果為GBM進(jìn)展過程中免疫和非免疫細(xì)胞的動態(tài)變化提供了一個(gè)新的的視角臼氨，也為疾病的治療指明了新的方向。

參考文獻(xiàn)

Yeo, Alan T et al. “Single-cell RNA sequencing reveals evolution of immune landscape during glioblastoma progression.”Nature immunology?vol. 23,6 (2022): 971-984. doi:10.1038/s41590-022-01215-0