单细胞测序在肿瘤研究中的新进展，文献集锦

肿瘤是指机体在各种致瘤因子作用下，局部组织细胞增生所形成的赘生物，肿瘤细胞会出现不同于正常细胞的代谢变化，并形成不同的谱系，导致肿瘤内异质性。目前我们对肿瘤细胞克隆多样性及其在癌症中发生的重要生物学过程中的作用的认识还有待进一步的研究。标准的基因组技术，如微阵列和二代测序技术等，需要一定量的DNA或RNA作为输入材料，以报告来自复杂细胞群的平均信号。但这些方法平均来自多个亚群的突变，会掩盖住在肿瘤进展中可能发挥重要作用的、罕见肿瘤克隆信息的存在。

单细胞测序技术可在单个细胞层面进行高分辨率的分析，可揭示单个细胞的状态和功能，避免了传统基因组技术平均信号所产生的结果误差。运用单细胞测序来研究癌症进展就成为目前有效的研究方法，有助于建立单细胞基因组学领域。辅助临床找到有效的对抗某些肿瘤的靶向药物，从而达到缓解病痛甚至治愈的作用。下面为大家罗列了一些应用单细胞测序技术研究某些疾病的文章，希望给大家研究临床疾病时更多的选择和参考。

单细胞测序技术在疱疹病毒研究中的应用

标题：Oncolytic virotherapy-mediated anti-tumor response: a single-cell perspective

发表期刊：Cancer cell

影响因子：26.6

Doi:https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.12.022

发表时间：2021.03.08

摘要：Talimogene laherparepvec (T-VEC)是一种被批准用于治疗肿瘤的由转基因疱疹病毒(HSV-1)制成的溶瘤病毒疗法。作者在研究中使用细针抽吸(FNAs)在原发皮肤B细胞淋巴瘤(pCBCL)中注射和对非注射病变的临床、组织学、单细胞转录组和免疫库水平进行了研究。13名患者接受病灶内T-VEC治疗，其中11名患者在病灶注射处显示肿瘤反应。作者利用FNAs的单细胞测序，在恶性肿瘤人群中分离并鉴定出三种pCBCL亚型。注射后24小时，检测到HSV-1T-VEC转录体存在于注射病灶的恶性和非恶性细胞中，但在非注射病灶中没有检测到。溶瘤病毒疗法能迅速消灭恶性细胞。它还导致干扰素途径激活和自然杀伤细胞、单核细胞和树突状细胞的早期流入。这些情况在注射和非注射病变中，会导致细胞毒性T细胞的聚集和调节性T细胞的减少。

单细胞测序技术在卵巢癌疾病研究中的应用

标题：The Repertoire of Serous Ovarian Cancer Non-genetic Heterogeneity Revealed by Single-Cell Sequencing of Normal Fallopian Tube Epithelial Cells

发表期刊：Cancer Cell

影响因子：26.6

Doi:https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.01.003

发表时间：2020.2.10

摘要：细胞状态之间的分化促进了癌细胞在压力下的生存，并促进了非遗传异质性(NGH)。作者的研究结果表明在浆液性卵巢癌(SOC)中，通过正常输卵管上皮(FTE)细胞(SOC的起源细胞)的分子特征，可以准确测定NGH。通过对6000个FTE细胞(主要来自非卵巢癌患者)的转录组研究，发现了6种FTE亚型。使用亚型特征来解卷积SOC表达数据，并发现了大量的肿瘤内NGH。重要的是，结果发现基于NGH的肿瘤分层与存活率密切相关。作者的研究发现为SOC的准确预后和治疗分层奠定了基础。

单细胞测序技术在儿童室管膜瘤中的应用

题目：Single-Cell RNA-Seq Reveals Cellular Hierarchies and Impaired Developmental Trajectories in Pediatric Ependymoma

发表期刊：Cancer Cell

影响因子：26.6

Doi:https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.06.004

发表时间：2020.7.13

摘要：室管膜瘤是一种具有成熟分子群的中枢神经系统肿瘤。在这里，作者应用单细胞RNA测序分析室管膜瘤的分子群和解剖位置，以调查其瘤内异质性和发育起源。室管膜瘤是由未分化的细胞群组成的细胞层次结构，这些细胞向三种神经-胶质命运谱系分化受损。预后良好的室管膜瘤主要含有分化的细胞，而侵袭性室管膜瘤则富含未分化的细胞群。描述的转录组特征与患者生存相关，并定义靶向治疗方法的分子依赖性。该研究揭示了与生物学和临床行为相关的室管膜瘤的发育层次。

单细胞测序技术在神经母细胞瘤研究中的应用

题目：Single-Cell Characterization of Malignant Phenotypes and Developmental Trajectories of Adrenal Neuroblastoma

发表期刊：Cancer cell

影响因子：26.6

Doi:https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.08.014

发表时间：2020.11.09

摘要：神经母细胞瘤(Neuroblastoma, NB)是神经嵴源性恶性肿瘤的一种亚型，是儿童最常见的颅外实体瘤。尽管有广泛的研究，但NB的潜在发育起源仍不清楚。通过单细胞RNA测序，该研究从16例患者的160910个肾上腺NB细胞中获得了该细胞的转录组，并从12103个早期人类胚胎和发育相对较晚的胎儿肾上腺细胞中获得了该细胞的推测发育起源细胞的转录组。测序结果发现大多数肾上腺NB肿瘤细胞转录镜像成去甲肾上腺素能嗜铬细胞。恶性状态也概括了嗜铬细胞在正常发育过程中的增殖或分化状态。作者的这些结果对发育轨迹和细胞状态的潜在的人类NB的启动和进展的见解提供了新思路。

单细胞测序技术在结直肠癌肿瘤细胞研究中的应用

题目：Single-Cell Multiomics Sequencing Reveals Prevalent Genomic Alterations in Tumor Stromal Cells of Human Colorectal Cancer

发表期刊：Cancer cell

影响因子：26.6

Doi:https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.09.015

发表时间：2020.12.14

摘要：肿瘤微环境(TME)中的基质细胞在多大程度上被结直肠癌(CRC)细胞转化还有待研究。为了解剖这些非恶性细胞的改变，作者在研究中对21例稳定的CRC患者和6例无癌的老年人进行了单细胞多组学测序。令人惊讶的是，体细胞拷贝数改变(SCNAs)在每个个体的TME和正常组织中的免疫细胞、成纤维细胞和内皮细胞中普遍存在。但是，肿瘤中带有scna的成纤维细胞比例(11.1% ~ 47.7%)远高于相邻正常组织中的成纤维细胞比例(1.1% ~ 10.6%)，且TME中7号染色体的增益强烈富集，明显提示克隆扩张。此外，5个基因(BGN、RCN3、TAGLN、MYL9和TPM2)被确定为结直肠癌预后较差的成纤维细胞特异性生物标志物。该研究为CRC中TME间质细胞的普遍基因组改变提供了证据和功能相关性。

单细胞测序技术在肾病研究中的应用

题目：Single-cell RNA sequencing reveals the mesangial identity and species diversity of glomerular cell transcriptomes

发表期刊：Nat Commun

影响因子:12.1

Doi:https://doi.org/10.1038/s41467-021-22331-9

发表时间：2021.4.9

摘要：人类肾脏和模型生物中单个细胞类型的分子特征对于定义器官功能和理解生物医学研究的转化方面是至关重要的。以往的研究对系膜细胞(MCs)和肾小球壁上皮细胞(PECs)等重要的细胞类型信息缺失或描述不完全，缺乏对小鼠和人类肾脏的系统比较。该研究中作者使用单细胞转录组测序来分析4332个单独的肾小球相关细胞，这些细胞是从人类活体供者肾活检和小鼠肾中分离出来的。作者分析揭示了所有四种肾小球细胞类型(足细胞、肾小球内皮细胞、MCs和PECs)以及罕见的肾小球相关致密斑细胞的遗传程序，并检测了肾小球相关pdgfrb-表达细胞的异质性，包括具有功能活跃的吞噬分子机制的真实的肾小球MCs，以及位于肾小球簇中央柄区的一种独特的壁细胞类型。还观察到特定肾小球细胞类型的个体基因表达谱存在显著的物种差异，这突出了该领域的细胞转录挑战，并为设计转录组研究提供了指导。

单细胞测序技术在鼻咽癌肿瘤研究中的应用

题目：Comprehensive single-cell sequencing reveals the stromal dynamics and tumor-specific characteristics in the microenvironment of nasopharyngeal carcinoma

发表期刊：Nat Commun

影响因子:12.1

Doi:https://doi.org/10.1038/s41467-021-21795-z

发表时间：2021.3.9

摘要：鼻咽癌的肿瘤微环境(TME)是一个异质性和动态的基质群体。全面了解这种肿瘤特异性生态系统对于提高癌症的诊断、治疗和预后是很有必要的。然而，基于大体积RNA测序的最新进展仍不足以构建鼻咽癌浸润基质细胞的深入图景。该研究对14名患者的66627个细胞进行单细胞RNA测序，并结合T细胞和B细胞克隆型鉴定。基于遗传图谱，文章鉴定和描述了5个主要的基质集群和36个不同的亚群。通过与非恶性微环境中的浸润细胞进行比较，该研究报道了TME中具有高度代表性的特征，包括表型丰度、遗传改变、免疫动力学、克隆扩增、发育轨迹和分子相互作用，这些深刻影响患者预后和治疗结果。这些关键发现在两个单细胞RNA测序和两个大面积RNA测序中得到了进一步的独立验证。该研究揭示了NPC-特异性特征与无进展生存期之间的相关性。作者的这些研究数据有助于人们理解鼻咽癌患者的基质景观和免疫动力学，并为TME中预后生物标志物和治疗靶点的开发提供了更深入的认识。

单细胞测序技术在脑胶质瘤相关研究中的应用

题目：Single-cell RNA sequencing reveals functional heterogeneity of glioma-associated brain macrophages

发表期刊：Nat Commun

影响因子：12.1

Doi:https://doi.org/10.1038/s41467-021-21407-w

发表日期：2021.2.19

摘要：小胶质细胞是中枢神经系统(CNS)内的常驻髓细胞，它控制体内平衡，保护中枢神经系统免受损伤和感染。小胶质细胞和外周血髓细胞在人类胶质母细胞瘤中积累和适应肿瘤有支持作用，且在男性中普遍存在。神经胶质瘤中髓系亚群的细胞异质性和功能表型仍不清楚。作者在最初的GL261胶质瘤小鼠中对CD11b+髓系细胞进行了单细胞RNA测序(scRNA-seq)，发现了不同的小胶质细胞、浸润单核/巨噬细胞和CNS边缘相关巨噬细胞。作者在最初的GL261胶质瘤中证明了髓系细胞和胶质瘤脑之间不可预见的分子异质性，验证了选定的标记蛋白，并在实验性胶质瘤中显示了识别亚群的不同空间分布。结果发现，MHCII编码基因在脑胶质瘤激活的雄性小胶质细胞中表达更高，这在人类弥漫性脑胶质瘤的bulk和scRNA-seq数据中得到证实。研究数据表明，性别特异性基因在胶质瘤激活的小胶质细胞中的表达可能与胶质瘤患者的发病率和预后有关。

单细胞测序技术在肺纤维化疾病研究中的应用

标题：Single-cell RNA sequencing reveals profibrotic roles of distinct epithelial and mesenchymal lineages in pulmonary fibrosis

发表期刊：Sci Adv

影响因子：13.1

DOI:10.1126/sciadv.aba1972

发表日期：2020.7.8

摘要：肺纤维化(Pulmonary fibrosis, PF)是一种以病理上皮重塑和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)积累为特征的慢性肺部疾病。为了全面定义细胞类型、机制和介质驱动肺纤维化重构的PF肺，作者对10个非纤维化对照和20个PF肺的单细胞悬浮液进行了单细胞RNA测序。对114,396个细胞进行分析，鉴定出31个不同的细胞亚群/状态。该研究表明在肺纤维化的外周肺中，上皮细胞表型发生了显著变化，并发现了一些以前未被识别的上皮细胞表型，包括在PF肺中高度富集的KRT5/KRT17+病理的、产生ECM的上皮细胞群。多种成纤维细胞亚型被观察到以空间离散的方式促进ECM扩张。这些数据为人类疾病中远端肺上皮的复杂性和可塑性提供了高分辨率的见解，并表明上皮细胞和间充质细胞的多样性有助于病理性肺纤维化的形成。

单细胞测序技术在骨肉瘤肿瘤细胞研究中的应用

标题：Single-cell RNA landscape of intratumoral heterogeneity and immunosuppressive microenvironment in advanced osteosarcoma

发表期刊：Nat Commun

影响因子：12.1

DoI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-20059-6

发表日期：2020.12.10

摘要：骨肉瘤是最常见的原发性骨肿瘤，预后较差。通过对来自7个原发性、2个复发性和2个肺转移性骨肉瘤病变的100,987个单个细胞的RNA测序，基于基因表达谱和典型标记的无偏聚类，鉴定出11个主要细胞簇。该研究描述了骨肉瘤恶性细胞及其肿瘤微环境(特别是基质细胞和免疫细胞)的转录组学特性、调控因子和动力学。通过推断的拷贝数变异和轨迹分析揭示了恶性成骨细胞与恶性软骨细胞的转分化。肺转移性骨肉瘤病变中可见促炎性FABP4+巨噬细胞浸润。与原发性成骨细胞性骨肉瘤病变相比，成软骨细胞性、复发性和肺转移性骨肉瘤病变中破骨细胞浸润较低。重要的是，TIGIT阻断增强了CD3+T细胞和高比例TIGIT+细胞对骨肉瘤的细胞毒性作用。作者的这些研究结果提供了单细胞图谱，探索了肿瘤内的异质性，并为骨肉瘤治疗提供了潜在的治疗靶点。

单细胞测序影响了癌症研究的许多领域，并提高了临床医师对肿瘤内异质性、肿瘤微环境、转移和治疗耐药性的认识。