文章概覽

題目：Single-cell transcriptome analysis of lineage diversity in high-grade glioma

中文題目：高級別膠質(zhì)瘤細(xì)胞譜系多樣性的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析

第一作者：Jinzhou Yuan

通訊作者：Peter A. Sims

日期：2018.7.24

被引次數(shù)：80

期刊：Genome Medcine

影響因子：10.675

樣本信息

圖1 樣本信息

本文主要關(guān)注HGG球榆，使用更高通量的單細(xì)胞測序方法Microwell

結(jié)果

雖然 HGG 細(xì)胞可以類似于神經(jīng)膠質(zhì)甚至未成熟的神經(jīng)元并形成分支譜系結(jié)構(gòu)，但間充質(zhì)轉(zhuǎn)化會導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)化的種群（腫瘤細(xì)胞之間相互轉(zhuǎn)化）。間充質(zhì)腫瘤亞群中的膠質(zhì)瘤細(xì)胞失去其神經(jīng)譜系特征踱启，表達(dá)炎癥基因丢郊，并顯著與髓細(xì)胞浸潤共存曼月，這與動物模型中神經(jīng)膠質(zhì)瘤和免疫細(xì)胞之間的相互作用相一致容达。類似于OPC的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞在大腦中增殖裁厅，經(jīng)常出現(xiàn)在細(xì)胞周期中冰沙。相反，類似于星形膠質(zhì)細(xì)胞执虹、成神經(jīng)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞在腫瘤中不增殖拓挥。

細(xì)胞類型鑒定

首先作者針對每個樣本進(jìn)行了腫瘤細(xì)胞（putatively transformed）和正常細(xì)胞（Endothelial內(nèi)皮細(xì)胞、Myeloid髓系細(xì)胞（巨噬細(xì)胞）袋励、Pericyte周細(xì)胞侥啤、Oligo少突膠質(zhì)細(xì)胞、T細(xì)胞）的分群茬故。

細(xì)胞類型的鑒定

PJ016樣本沒有正常細(xì)胞盖灸。?

作者觀察到HGG中常見的CNV：7號染色體的擴(kuò)增，10號染色體的丟失磺芭，13 號染色體的丟失赁炎。

SOX2在高級別膠質(zhì)瘤細(xì)胞中普遍表達(dá)

盡管目前沒有一種marker可以區(qū)分膠質(zhì)瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞，但作者發(fā)現(xiàn)钾腺，SOX2 在膠質(zhì)瘤組織中的表達(dá)明顯比在正常大腦中更廣泛徙垫，并且通過免疫組化驗證了該發(fā)現(xiàn)

HGG中讥裤，轉(zhuǎn)化細(xì)胞與膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元的譜系都很相似

先前對于LGG的研究表明LGG的惡性細(xì)胞類似于膠質(zhì)細(xì)胞譜系的OPC和AC。而在本文對于HGG的研究中姻报，作者在多名患者中觀察到與未成熟神經(jīng)元或神經(jīng)母細(xì)胞（產(chǎn)生神經(jīng)元的祖細(xì)胞）非常相似的轉(zhuǎn)化細(xì)胞群己英。這些細(xì)胞表達(dá)與神經(jīng)母細(xì)胞相關(guān)的基因，如CD24和STMN2逗抑，以及主要在大腦神經(jīng)元譜系中表達(dá)的基因剧辐，如DCX。PJ048樣本包含一個特別明確的未成熟神經(jīng)元細(xì)胞群邮府，其中一些甚至表達(dá)更成熟神經(jīng)元的標(biāo)記。

作者還提到溉奕，盡管高表達(dá)神經(jīng)元譜系marker的細(xì)胞一般低表達(dá)膠質(zhì)譜系的marker褂傀，但也有例外，表明?HGG 中這兩種譜系之間存在潛在的可塑性加勤。

綜上所述仙辟，我們的結(jié)果表明 HGG 中轉(zhuǎn)化神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的譜系相似性不僅包括多種神經(jīng)膠質(zhì)，而且甚至延伸到神經(jīng)元譜系鳄梅。

HGG增殖與譜系的關(guān)系

先前對LGG 的單細(xì)胞研究表明叠国，AC-like和OC-like的膠質(zhì)瘤細(xì)胞通常是不增殖性的，并且cycling細(xì)胞主要限于Stem-like細(xì)胞戴尸。早期對 GBM 的單細(xì)胞研究表明粟焊，Stem-like細(xì)胞與細(xì)胞周期基因的表達(dá)反相關(guān)，表明膠質(zhì)瘤干細(xì)胞在 GBM 中基本上處于靜止?fàn)顟B(tài)孙蒙。

作者在本研究中觀察到AC-like项棠，OC-like和Neuroblast-like細(xì)胞均不表達(dá)cellcycle基因，而OPC-like的一個亞群表達(dá)細(xì)胞周期基因挎峦。這些結(jié)果與成人大腦中這些神經(jīng)細(xì)胞類型的行為一致香追。

HGG的轉(zhuǎn)化細(xì)胞中不同細(xì)胞群的結(jié)構(gòu)

作者為每個樣本的細(xì)胞生成了Force-directed graph（力導(dǎo)引圖），顏色表示marker基因的表達(dá)

腫瘤細(xì)胞分類

三個腫瘤中的轉(zhuǎn)化細(xì)胞形成了多分支的結(jié)構(gòu)（例如坦胶，PJ016透典、PJ018 和 PJ048），包含類似于多種神經(jīng)譜系的細(xì)胞顿苇，并且基于單個腫瘤的比較與 GBM 的前神經(jīng)型非常相似峭咒。第二組三個腫瘤類似于經(jīng)典型（PJ030、PJ025 和 PJ035）岖圈。PJ030 表現(xiàn)出具有 OPC-like和AC-like的分支結(jié)構(gòu)讹语，還有一小部分Neuroblast-like細(xì)胞亞群，而 PJ025 和 PJ035 與神經(jīng)譜系的相似性較弱且多樣性較少蜂科。最后顽决，PJ017 和 PJ032 表現(xiàn)出相對非結(jié)構(gòu)化的種群短条，與間充質(zhì)亞型非常相似。

四個結(jié)構(gòu)較差的腫瘤（PJ017才菠、PJ025茸时、PJ032 和 PJ035）表達(dá)相對較少的神經(jīng)譜系標(biāo)記。我們從大量先前的工作中了解到赋访，神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞可都，尤其是 GBM 細(xì)胞，能夠沿非神經(jīng)譜系分化蚓耽。例如一些 GBM 會發(fā)生間充質(zhì)轉(zhuǎn)化渠牲。

缺乏明確神經(jīng)譜系結(jié)構(gòu)的腫瘤經(jīng)歷了間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞表達(dá)許多免疫相關(guān)基因步悠，間充質(zhì)相關(guān)免疫特征的表達(dá)伴隨著神經(jīng)譜系身份的喪失签杈。不過作者也提到這兩個樣本具有較多的免疫信號也可能是由于存在大量骨髓細(xì)胞的原因。

最后鼎兽，作者注意到腫瘤表達(dá)高水平的巨噬細(xì)胞募集因子基因CSF1答姥，其同源受體CSF1R在患者隊列的骨髓細(xì)胞中廣泛表達(dá)。一種可能的原因是HGG 細(xì)胞分泌的 CSF1 是增強(qiáng)骨髓浸潤的原因谚咬，并且?CSF1R 阻斷療法已被研究作為 HGG 潛在的療法鹦付。

本文提到的marker

AC:?GFAP,?AQP4,?ALDOC

OPC:?OLIG1,?OLIG2,?PDGFRA,?DLL3

Stem/Progenitor: SOX2

OC（髓鞘基因）:?MBP,?MOG,?MAG

Neuroblast:?CD24,?STMN2

Neuron lineage:?DCX

LGG 中進(jìn)行的 scRNA-Seq 實驗表明，與星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞具有明顯譜系相似性的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞通常是非增殖性的择卦，并且循環(huán)細(xì)胞主要限于干細(xì)胞樣區(qū)室