乳腺癌单细胞研究文章汇总 | 单细胞专题
前言乳腺癌是全球女性中最常见的肿瘤，也是导致女性肿瘤致死的主要原因。据估计，全球每年有超过100万人被诊断出患有乳腺癌，每年至少有40万女性死于乳腺癌，占癌症死亡总人数的14%。与其他国家相比，中国的乳腺癌发病率相对较低。中国国家癌症研究中心(2011)报告了248,620例女性乳腺癌新增病例，与每10万中国女性中29人的年龄标准化发病率相对应，相比西方每10万人口中约120人的发病率偏低的。然而，根据中国城市癌症登记信息，中国乳腺癌发病率在过去三十年中增加了20%到30%，每年以35%的速度增长，这一增幅远远高于世界范围内1.5%的平均增幅。据预测，到2021年，中国35-49岁女性乳腺癌病例将达到220万例，相当于每10万女性中有100多例新发病例。在中国，乳腺癌最常在40-50岁被诊断，平均发病年龄48-49岁，比西方国家报道的发病年龄低10岁以上。
文章展示
【题目】Single-cell transcriptomics reveals multi-step adaptations to endocrine therapy (单细胞转录组学揭示了内分泌治疗的多步骤适应性)
【发表期刊】Nature Communications
【影响因子】11.878
【发表时间】2019.09
【文章摘要】原发性luminal型乳腺癌(BCa)是由非突变雌激素受体α(ERα)驱动，所有手术后患者会辅助内分泌治疗(ET)，这一治疗策略显著延迟了临床复发，但却不能完全消除复发：每年约有3%的患者复发，因此不可避免的导致了肿瘤进一步的转移发展。由于BCa术后20年内复发频率保持不变，这使得ET耐药性成为治疗这些患者的最关键的临床问题。适应和选择导致晚期复发的过程目前尚不清楚，应根据辅助治疗来解释。二代测序证明肿瘤在遗传上存在异质性，在某些癌症类型中，异质性与肿瘤复发和耐药性密不可分。在某些情况下，靶向治疗可导致预先存在的耐药细胞的迅速扩增，这可以用克隆选择的简单模型来解释。然而，该模型与在luminal BCa中观察到的10年潜伏期基本不一致。此外,尽管最近的研究表明,BCa中大多数基因病变积累发生在肿瘤的早期阶段,除了一小部分病例显示ESR1突变或CYP19A1扩增外，他们未能发现任何与转移和耐药性相关的主要驱动因素。然而，耐药细胞的转录组与原发肿瘤的转录组是完全不同的，这表明非遗传机制提供了相应的贡献。在原发性黑素瘤、白血病、非小细胞肺癌和三阴性乳腺癌中均发现了罕见的表型亚群，表现出耐药和暂时沉默的特征。在原发性黑色素瘤中，一个罕见的、短暂的、高水平表达耐药标记的亚群可以存活并持续到稳定的耐药状态。然而,目前尚不清楚基因和非基因因素如何促进不同类型或ERα-阳性 BCa的发展。在这项研究中,研究人员使用活细胞成像、scRNA-seq和机器学习分析ERα-阳性 BCa的表型异质性和可塑性,并利用这些信息在体外和体内确定一种罕见的细胞类型。这些细胞(称为PA，来自预适应)表现出独特的转录特征，具有休眠和混合上皮和间质特征，在循环肿瘤细胞群中占主导地位。PA细胞在短期ET下表现出明显的生存优势，但需要进一步的转录重编程和基因改变才能获得完全的抗性，并在体外重新建立增殖表型。这些结果突出了ET在单细胞水平上的多方面影响，并提出了涉及非遗传和遗传贡献的耐药的多步骤机制。
【题目】Barcoding reveals complex clonal behavior in patient-derived xenografts of metastatic triple negative breast cancer (“细胞条形码（Cellular barcoding）”技术揭示乳腺癌转移的机制)
【发表期刊】Nature Communications
【影响因子】11.878
【发表时间】2019.02
【文章摘要】该研究将三阴性乳腺癌初诊时已转移患者治疗前原发乳腺肿瘤移植至小鼠体内，分析肿瘤转移期间的细胞克隆运动过程。通过10X Genomics单细胞转录组测序和高度复杂的条形码进行细胞克隆的追踪，发现了原发肿瘤及其相应转移之间细胞克隆结构的改变。观察到各个转移灶多克隆播种并且维持低水平的不同亚克隆群，但在肺、肝、脑转移聚集了高水平的相同亚克隆群，表明原发肿瘤细胞克隆具有使其能够在多器官部位播种并且繁衍的特征。细胞条形码允许研究者通过在细胞上放置独特的基因标记或标签来追踪细胞的世系，而且还可以用来研究化疗对克隆的影响。通过该技术的追踪探索，揭示了脱落，播种和耐药性的克隆特征是考虑治疗策略设计的重要因素，该发现将帮助未来的研究人员开发针对乳腺癌的高靶向治疗，突破现有诊疗过程中的瓶颈和难点，给患者带来新的希望。【题目】Endothelial miR-30c suppresses tumor growth via inhibition of TGF-β–induced Serpine1（内皮细胞miR-30c通过抑制TGF-β诱导的Serpine1抑制肿瘤生长）
【发表期刊】Journal of Clinical Investigation
【影响因子】12.282
【发表时间】2019.03
【文章摘要】在肿瘤中，血管外纤维蛋白在血管生成过程中形成内皮细胞（EC）生长和运动的脚手架功能。作者利用小鼠模型进行内皮细胞Tgfbr2敲除，发现Tgfbr2的敲除导致纤维蛋白介导的血管生成受损，延迟肿瘤生长。在没有敲除Tgfbr2基因的对照组中，TGF-β因为能与Tgfbr2结合，从而可以调节serpine1和miR-30c的含量, 但是在实验组中，因为TGF-β因为不能再与Tgfbr2结合，所以serpine1和miR-30c不受影响。利用miR-30c模拟物时，肿瘤的体积和重量明显减少，说明内皮细胞中miR-30c可以抑制肿瘤生长并且减少纤维蛋白。利用10X Genomics单细胞转录组测序和miRNA芯片分析发现，内皮细胞中肿瘤生长的关键因子Serpine1只集中在一个亚群里，说明肿瘤内皮细胞有明显的异质性。再利用公共数据库中乳腺癌患者的数据进行结果验证，最终发现内皮细胞中的miR-30c可以通过抑制TGF-β诱导的serpine1在肿瘤微环境中发挥抑癌作用。【题目】High-throughput single-cell ChIP-seq identifies heterogeneity of chromatin states in breast cancer（高通量单细胞ChIP-seq鉴定乳腺癌染色质状态的异质性）
【发表期刊】Nature Genetics
【影响因子】25.455
【发表时间】2019.06
【文章摘要】通过组蛋白修饰调节染色质结构是基因表达的主要表观遗传机制和调节因子。然而，染色质特征对肿瘤异质性和进化的贡献仍然未知。在本研究中，研究者利用Bulk ChIP-seq，scChIP-seq和10X Genomics scRNA-seq 微流控技术，以单细胞分辨率绘制出数千个细胞的染色质图谱。利用患者来源对化疗和靶向治疗获得性耐药的乳腺癌的异种移植小鼠模型。作者发现，在未经治疗的药物敏感肿瘤中，一部分细胞与耐药肿瘤细胞具有相同的染色质特征，这一发现无法通过批量实验检测到。这两类细胞中，均出现染色质标记物H3K27me3丢失，H3K27me3与稳定的转录抑制基因有关，已知这些基因可以促进耐药的发生。本研究开发的单细胞染色质免疫沉淀后测序的方法为染色质异质性功能的研究提供了有力工具，可应用于癌症和其他疾病以及保健的研究，特别是涉及细胞分化和发育过程的研究。【题目】Integrated single-cell transcriptomics and chromatin accessibility analysis reveals novel regulators of mammary epithelial cell identity（高通量单细胞ChIP-seq鉴定乳腺癌染色质状态的异质性）
【文章出处】Biorxiv
【发表时间】2019.08
转发朋友圈，就有机会免费获得单细胞测序工具书
新书偷跑 | 哪些期刊偏爱单细胞测序文章
Smart-seq2单细胞转录组你要的知识都在里面单细胞测序实验为什么要去除死细胞 | 单细胞专题
有了它，细胞鉴定也没想象的那么难嘛！| 单细胞专题
植物单细胞研究进展及后续研究方向 | 单细胞专题
一文让您搞懂单细胞转录组分析原理 | 单细胞专题