宫颈癌中内皮细胞的异质性和转录活性分析

生信技能树jimmy

发布于 2023-11-24 12:30:18

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发布于 2023-11-24 12:30:18

文章概述

文章标题：《Single-cell transcriptomics reveals the landscape of intra-tumoral heterogeneity and transcriptional activities of ECs in CC》

发表日期和杂志：2021年发表在Molecular Therapy-Nucleic Acids上

在线阅读链接：https://doi.org/10.1016%2Fj.omtn.2021.03.017

实验设计

在本研究中，对宫颈肿瘤组织和宫颈癌旁正常组织进行了单细胞RNA测序，旨在揭示宫颈癌中肿瘤细胞的异质性及其与其他细胞的相互作用。通过scRNA-seq检测了来自CC和邻近正常组织的20938个细胞。

单细胞转录组数据情况

数据链接是：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE168652

文章给的单细胞RNA测序数据一共是2个样品，分别是宫颈肿瘤组织和癌旁正常组织。

GSM5155196 Cells from cervical cancer tissue
GSM5155197 Cells from normal adjacent tissue

提供了tar.gz格式的下载文件，直接下载之后解压开来即可看到10X格式的三个文件，使用Read10X函数读取即可。

GSM5155196_Tumor.tar.gz 116.8 Mb
GSM5155197_Normal.tar.gz 69.0 Mb

数据下载导入，并创建Seurat对象：

###### step1:导入数据 ######  

library(data.table)
dir='GSE168652_RAW/' 
samples=list.files( dir )
samples 

library(data.table)
sceList = lapply(samples,function(pro){ 
  # pro=samples[1] 
  print(pro) 
  sce=CreateSeuratObject( Read10X(file.path(dir,pro )), 
                          project = pro,
                         min.cells = 5,
                         min.features = 300 ) 
  return(sce)
})
names(sceList)  
 
samples
sce.all=merge(x=sceList[[1]],
              y=sceList[ -1 ],
              add.cell.ids = samples)

as.data.frame(sce.all@assays$RNA@counts[1:10, 1:2])
head(sce.all@meta.data, 10)
table(sce.all$orig.ident)

后面就是标准分析啦,对读取进来的数据进行质控、harmony整合以及细分亚群定义等。

第一层次降维聚类分群

在测序的细胞中，来自肿瘤样本的总共11,289个细胞和邻近正常样本的9,649个细胞符合我们的质量控制(QC)指标，并被进一步分析以确定各种细胞类型。

确定了13个细胞簇，通过交叉参考在每个簇中差异表达的基因来指定假定的细胞类型身份。

文章对不同的细胞簇进行了定义和命名：

第0、1、3和8簇细胞高表达EpCAM、CDH1和CDKN2A，分类为上皮/癌细胞，并且肿瘤标本中的上皮/癌细胞数量远高于正常标本。
簇4具有高水平的EGFL7、EMCN和PECAM1，并被鉴定为EC簇。
根据ACTG2的选择性表达，簇2和簇6被指定为平滑肌细胞。
第7簇细胞高表达COL1A2和APOD，经鉴定为成纤维细胞。
鉴于SUSD2的高表达水平，第5、9和12簇中的细胞被指定为子宫内膜间质细胞。
还鉴定了一小部分免疫细胞，包括巨噬细胞(第10簇)和淋巴细胞(第11簇)。

其它加分项

研究了上皮/癌细胞及其标记基因(EPCAM, TP63, CDH1和CDKN2A)的相互表达模式。

根据鉴定出的标记物，它们被分为四组具有不同生物学功能的细胞。

通过热图展示了每个亚群中富集的代表性基因，并且对这些基因的功能解读。

CC干细胞（CSCs）是肿瘤细胞中的一个小亚群，在肿瘤发生中起决定性作用，而大多数肿瘤细胞在短暂分化后死亡包括SOX220和醛脱氢酶1 (ALDH1)在内的细胞表面标记物和转录因子21已被用于从包括cc在内的不同肿瘤中分离和鉴定CSC群体。

通过小提琴图发现CSC标记基因ALDH1A1和SOX2在集群8中显著升高。

通过异质性分析揭示内皮细胞在宫颈癌中的过渡轨迹

为了表征不同的EC表型，在EC簇中确定了7个亚簇

小提琴曲线图显示了具有代表性的动脉和静脉标记物以及毛细血管标志物在七个ECs亚组中的表达。

用Monocle 2推测的内皮细胞的拟时间轨迹和基因表达谱

文章小结：

采用scRNA-seq检测了来自CC及邻近正常组织的20,938个细胞。
在肿瘤细胞中鉴定出四种肿瘤细胞亚群，发现具有不同生物学功能的特异性特征基因，并呈现出不同的预后。确定了一个与肿瘤进展的发育等级相关的癌症干细胞(CSCs)子集。
比较了肿瘤源性内皮细胞(tec)和正常内皮细胞(nec)的表达差异，发现tec中几种代谢相关基因的表达更高。
探索了ECs在血管化中的潜在生物学功能，并发现了几个标记基因，发现这些基因在癌细胞和ECs之间的联系中发挥了重要作用。