文献详解|Cell告诉你肺癌靶向治疗过程中TME细胞发生了哪些变化......

上周六我们通过一个小视频“技术传递|单细胞测序原理简介-[视频]”让大家更为直观地感受到了单细胞测序的技术原理，以及单细胞测序有别于常规转录组测序（bulk sequencing）的地方。今天我们就用一篇Cell文章，让你更为直接的了解单细胞测序可以运用到哪些领域，获得哪些优于bulk转录组测序的结果。

这篇Cell文章名为“Therapy-Induced Evolution of Human Lung Cancer Revealed by Single-Cell RNA Sequencing”，通过对不同治疗时间点的转移性肺癌样本进行单细胞测序分析，揭示了靶向治疗过程中TME细胞异质性演变现象，为临床治疗提供了新的机遇。

研究背景：

肺癌是最常见的恶性肿瘤，是导致癌症死亡的主要原因，肺癌表现出的异质性使其具有极强的适应性，限制了靶向治疗的效果。除了肿瘤细胞固有的异质性外，肿瘤微环境（TME）中的细胞以不同于肿瘤细胞的外在形式影响肿瘤异质性。然而，这些细胞特性在肿瘤治疗中是如何演变和相互作用的仍未被完全阐明。

研究内容：

1. 单细胞检测：

为了阐明靶向治疗过程中TME细胞的异质性变化，研究人员首先对来自30个病人的49份活检样本（包含靶向治疗前（TN），靶向治疗响应（RD），获得性耐药（PD）三种类型样本）进行了单细胞测序，共获得23,261个细胞的基因表达谱。（这个取材倒是很有新意，一般我们定义不同治疗时间点，很自然的会想到是治疗前，治疗中以及治疗后，而容易忽略耐药性这一点）

2. 整体水平分析基因突变情况

紧接着，研究人员对包含肿瘤细胞的其中44份样本进行临床病理特征分析，并对其进行临床已知致癌突变（Clinical Driver Mutations）分析，并基于单细胞测序结果鉴定之前临床样本基因检测中未被发现的新的致癌突变，结果提示单细胞测序更有助于揭示肿瘤的异质性。（癌症发生很大一部分原因是基因突变，在进行单细胞测序后仍将基因突变考虑进去，分析单细胞测序对于基因突变检测的优势，研究人员可谓思维缜密）

3. 分别分析RD与TN，PD与TN，RD与PD之间基因差异表达情况

随后，研究人员基于单细胞测序结果，在转录层面上，分析了三组样本两两之间的基因表达差异。

分析发现相对于TN，RD样本中肺泡细胞相关基因和WNT/β-catenin信号通路相关基因表达上调，已有研究表明AT2细胞可特异性利用WNT/β-catenin信号通路进行自我更新和损伤修复。TCGA数据分析显示肺泡细胞相关基因高表达患者预后更好。

相对于TN，PD样本中kynurenine通路基因以及与肿瘤发生和炎症相关的多个基因表达上调。TCGA数据分析显示kynurenine通路基因高表达患者预后较差。

相对于PD，RD中高表达的基因主要与肺泡细胞、细胞生长、分化、细胞运动以及肿瘤抑制相关，提示细胞损伤修复和再生可能促进肿瘤细胞的惰性，改善临床治疗效果。PD中高表达的基因主要与细胞侵袭、细胞间通讯、细胞分析以及免疫调节相关，进一步分析发现纤溶酶原活化级联（免疫相关）与临床靶向治疗效果不佳和耐药相关。TCGA分析显示免疫相关通路基因高表达的患者预后较差。

（好吧，这一部分跟常规的bulk转录组分析无明显差异，就是对治疗过程中三个时间点的表达基因进行两两差异比较分析） 

4. 分析RD和PD的肿瘤免疫浸润情况

最后，研究人员分析了靶向治疗过程中TME的变化，分析发现在所有治疗时间点上，T细胞和巨噬细胞均是主要的细胞群，且在RD和PD期间，这两类细胞表现出完全相反的丰度。相对于TN和PD，T细胞在RD TME所有免疫细胞中占比增加，而巨噬细胞正好相反，占比减少。进一步分析发现PD中IDO-1阳性巨噬细胞以及免疫抑制T细胞显著富集，而RD中CD8+ T细胞显著富集。（好吧，这一部分就是文章的重点，充分体现单细胞测序优于bulk转录组测序的地方，其更为精细，能对TME的各细胞组分进行详细分析比较，而不是像bulk转录组测序一样将TME细胞混为一谈）

研究结论：

通过对不同治疗时间点（TN、RD、PD）的转移性肺癌样本进行单细胞测序，分析了不同治疗阶段肿瘤样本的转录组差异以及TME中免疫浸润细胞的组成变化，揭示了靶向治疗中TME各细胞的异质性以及演变过程，为改善临床治疗效果提供新的机遇。

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