聚焦颈间“蝴蝶”，7篇高分文献详解甲状腺的单细胞研究
科技君本周分享了华大科技甲状腺解离的成功经验，助力获得高质量的甲状腺单细胞悬液。那有关甲状腺单细胞水平相关研究可以从哪些方向入手？科技君梳理了近三年发表的，多达七篇有代表性的甲状腺单细胞高分文章（平均IF>11），归纳总结甲状腺相关的研究方向以及实验材料的选取等，希望为您提供更清晰的研究思路指引。
图1 甲状腺组织的研究方向以及实验材料的选取
下面就总结的有代表性的研究案例，剥茧抽丝，一一呈现给大家。
研究方向一
甲状腺细胞图谱异质性
案例研究 1
单细胞转录组测序揭示斑马鱼甲状腺中的细胞多样性
发表期刊：EMBO Rep（IF=8.807）
发表时间：2020年12月
研究设计：受精后2个月和8个月的斑马鱼，每个阶段各6只，分离甲状腺用于高通量scRNA-Seq测序，共捕获13,106个细胞用于后续分析
研究结论：
该研究表明甲状腺由甲状腺细胞、血管、淋巴管、免疫细胞和成纤维细胞组成。此外，甲状腺细胞存在表达异质性，包括转录因子pax2a的双峰表达。为了验证甲状腺细胞的异质性，研究人员构建了基于CRISPR/Cas9的pax2a敲除系，用于监测甲状腺细胞中pax2a的表达，可以区分散布在单个卵泡中的低水平pax2a成熟甲状腺细胞群。接着通过高表达pax2a和低表达pax2a的甲状腺细胞的RNA测序证实了甲状腺细胞群体内的异质性，显示两个亚群在转录组中表达相差约20%。
Single-Cell Transcriptome Analysis Reveals Thyrocyte Diversity in the Zebrafish Thyroid Gland
DOI：https://dx.doi.org/10.15252%2Fembr.202050612
研究方向二
甲状腺疾病免疫微环境研究
案例研究 2
乳头状甲状腺癌（PTC）单细胞景观及其与桥本甲状腺炎（HT）的免疫学联系
发表期刊：Front Cell Dev Biol（IF=6.684）
发表时间：2021年11月
研究设计：8名PTC 患者的8个肿瘤样本和2个癌旁样本，其中3名患者伴有HT，进行高通量scRNA-Seq，共分析23,430个单细胞
研究结论：
上皮细胞和间充质细胞的预测拷贝数变异揭示了癌细胞的不同分子特征。在BRAF V600E突变或淋巴结转移上，癌细胞表现出肿瘤内异质性，并且一些改变的基因被鉴定为与The Cancer Genome Atlas数据集中的无病生存相关。滤泡上皮细胞的转录因子调节子揭示了PTC伴HT或不伴HT患者中不同的转录激活状态。肿瘤中的免疫细胞也表现出不同的转录状态，肿瘤浸润性B淋巴细胞主要与伴HT的起源相关。B细胞和浆细胞的轨迹分析表明它们有从HT邻近组织向肿瘤组织迁移的潜力。最后揭示了非免疫细胞，浸润髓样细胞和淋巴细胞之间的配体-受体对。该研究描绘了人PTC的单细胞景观，将加深对PTC的理解，以及PTC和HT之间的免疫学联系。
Papillary Thyroid Carcinoma Landscape and Its Immunological Link with Hashimoto Thyroiditis at Single-Cell Resolution
DOI：https://doi.org/10.3389/fcell.2021.758339
案例研究 3
桥本甲状腺炎中的基质和免疫细胞成分驱动淋巴细胞浸润和甲状腺细胞破坏
发表期刊：Nature Communications（IF=14.919）
发表时间：2022年2月
研究设计：5名HT患者的甲状腺组织和PBMC 样本，进行高通量单细胞RNA-Seq，共分析了甲状腺组织中的50,535个细胞和PBMC的48,822个细胞
研究结论：
测序结果表明，甲状腺组织含有三种甲状腺基质细胞亚群：ACKR1+内皮细胞、CCL21+肌成纤维细胞和CCL21+成纤维细胞。这些细胞类型在甲状腺内处于不同的位置，可能促进淋巴细胞从血液运输到甲状腺组织。T细胞区CCL21+成纤维细胞可能促进HT特有的三级淋巴器官的形成。此外，桥本甲状腺炎患者甲状腺组织存在特异性炎症性巨噬细胞和树突细胞亚群，它们均显著高表达IL-1β，这可能促进甲状腺滤泡细胞的破坏。
Lymphocyte Infiltration and Thyrocyte Destruction are Driven by Stromal and Immune Cell Components in Hashimoto’s Thyroiditis
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28120-2
研究方向三
甲状腺肿瘤发生发展的分子机理
案例研究 4
单细胞转录组学图谱揭示不同性别之间乳头状甲状腺癌细胞分化的差异
发表期刊：Cell & Bioscience（IF=7.133）
发表时间：2021年2月
研究设计：4名PTC男性患者，7名PTC女性患者和3名结节性甲状腺肿患者的甲状腺组织样本，进行高通量scRNA-Seq，分别检测了6,720、14,666和33,373个单细胞
研究结论：
男性和女性患者在拷贝数变异（CNV），基因表达谱和细胞分化上存在着显著差异。该研究分析了成纤维细胞和内皮细胞与恶性上皮细胞的相互作用，发现人类白细胞抗原（HLA）家族成员及其受体是女性PTC患者的特征，而转化生长因子β1（TGFB1）及其受体是男性PTC患者的特征。除此之外，B细胞的特征包括细胞簇，细胞分化和显性基因组，在男女之间也相差较大。这是第一个涉及性别的PTC的单细胞转录组学研究，为理解性别对PTC的影响提供了新的见解。
Single-Cell Transcriptomic Landscape Reveals the Differences in Cell Differentiation and Immune Microenvironment of Papillary Thyroid Carcinoma between Genders
DOI：https://doi.org/10.1186/s13578-021-00549-w
案例研究 5
高通量scRNA-Seq和WES综合分析揭示甲状腺癌的去分化机制
发表期刊：Science Advances（IF=14.136）
发表时间：2021年7月
研究设计：1名PTC患者的PTC/间变性甲状腺癌 (ATC) 肿瘤和正常甲状腺组织，进行高通量scRNA-Seq和WES分析，共获得46,205个单细胞的转录组数据
研究结论：
构建甲状腺癌的单细胞转录组图谱并描绘了其去分化过程和抑制性免疫微环境。发育轨迹表明，ATC细胞来源于一小部分PTC细胞。而后通过对拷贝数改变和转录调控网络的综合分析，揭示了CREB3L1对ATC发育的潜在作用。CREB3L1的下游靶点涉及分化相关通路（如 EMT）中的多个基因，其表达水平可以预测 PTC的复发风险。
Characterizing Dedifferentiation of Thyroid Cancer by Integrated Analysis
DOI：https://dx.doi.org/10.1126%2Fsciadv.abf3657
案例研究 6
单细胞转录组测序揭示甲状腺乳头状癌发生发展的肿瘤生态系统
发表期刊：Nature Communications（IF=14.919）
发表时间：2021年10月
研究设计：来自不同分期且涵盖了经典型和罕见亚型的11位PTC患者的23例样本（包括原发肿瘤、癌旁组织、淋巴结转移灶和远处转移灶），进行高通量scRNA-Seq测序，共捕获到约16万个细胞
研究结论：
研究发现了形态正常但转录组发生改变的“癌前状态”甲状腺上皮细胞。拟时序分析鉴定了甲状腺细胞的三种恶性表型（滤泡样、部分上皮-间质转化样、去分化样），其组合形成不同分子亚型，肿瘤特征和RAI反应，进一步完善了PTC的经典分子分型并定义了一种新的分型：BRAF-like-B亚型，主要由去分化样甲状腺细胞组成，富含癌症相关成纤维细胞，预后较差。而内皮细胞分析则表明PTC中存在血管-免疫通路交互作用。
Single-Cell Transcriptomic Analysis of the Tumor Ecosystems underlying Initiation and Progression of Papillary Thyroid Carcinoma
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26343-3
案例研究 7
TSH-TSHR轴促进甲状腺癌和胶质瘤的肿瘤逃逸
发表期刊：Journal for ImmunoTherapy of Cancer（IF=13.751）
发表时间：2022年1月
研究设计：5名间变性甲状腺癌患者和2名健康人的甲状腺组织，进行高通量scRNA-Seq分析
研究结论：
单核细胞衍生的树突细胞（moDC）高表达TSHα和TSHβ2，这是肿瘤微环境中促甲状腺激素（TSH）的主要来源。moDC释放的TSH促进高表达TSH受体（TSHR）的肿瘤的增殖和侵袭，例如甲状腺癌和神经胶质瘤。TSH还通过TSHR-AC-PKA-JNK-c-JUN途径诱导肿瘤程序性死亡配体1（PD-L1）的表达。TSHR抑制剂处理后抑制了肿瘤和骨髓细胞中的PD-L1表达并增强Teff活化，因此逆转了肿瘤免疫逃避。
TSH-TSHR Axis Promotes Tumor Immune Evasion
DOI：https://doi.org/10.1136/jitc-2021-004049
参考文献：
[1] Pan J, Ye F, Yu C, et al. Papillary thyroid carcinoma landscape and its immunological link with Hashimoto's thyroiditis at single cell resolution[J]. Frontiers in cell and developmental biology, 2021: 3071.
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