技术研发
华西医院联合鹍远生物，应用单细胞测序技术揭示肺腺癌演进特征
11月11日，华西医院呼吸与危重症医学科李为民教授团队、胸外科车国卫教授团队及鹍远生物团队在 Nature Communications（IF= 14.919）在线发表了题为“Deciphering cell lineage specification of human lung adenocarcinoma with single-cell RNA sequencing”的研究论文，揭示肺腺癌演进的细胞及分子特征。李为民教授和车国卫教授为论文共同通讯作者，四川大学华西医院为论文第一单位，华西呼吸健康研究所汪周峰、胸外科周坤、呼吸与危重症医学科王成弟博士及鹍远生物李喆博士为论文共同第一作者。
肺腺癌（LUAD）是肺癌中最常见的病理类型，肺腺癌演进历经基因突变、分子表达异常、非典型增生（AAH）、原位癌（AIS）、微浸润癌（MIA）及浸润癌（IA）的多阶段发展过程，这一过程可能要经历 5-20 年时间。在临床上，前驱病变（AAH 和 AIS）可能不需要积极干预，一旦发展为浸润性腺癌，恶性程度明显增强，需要及时干预。所以在肺腺癌进展为浸润腺癌之前，如果我们能够及时发现并干预，将很大程度上提高患者的5年生存率。此前，对腺癌演进的研究主要是对基因突变特征的分析，对演进背后的细胞异质性和分子事件仍不清楚。
本研究聚焦肺腺癌演进不同病理阶段，纳入 AAH，AIS，MIA 及 IA 四个阶段的 25 例患者（图a），获得 268,471 个细胞进行单细胞 RNA 测序，结果鉴定了 16 个细胞亚群（图b、图c）。
图a: 本研究的实验工作流程示意图
总共 34 个新鲜采集的 25 例患者肺肿瘤切除标本，18 例患者采集正常肺组织作为对照。样本 1-22 例患者使用 10X Chromium V2 试剂盒进行处理，23-25 例患者的样本用作验证数据集并进行处理使用 10X Chromium V3 试剂盒。
图b: UMAP visualization of 16 major cell types identified and color-coded by their associated clusters.
图c: UMAP visualization of the 16 major cell types identified and color-coded by tumor or normal lung origin.
对不同病理阶段肿瘤细胞分析，发现一群与 2 型肺泡细胞（AT2）非常相似的五个细胞亚群（AT2-like 细胞），其中 AT2-like 2 亚群为早期肿瘤细胞亚群（a、b）。
a. UMAP visualization of epithelial cell sub-clustering, color-coded by the identified cell subtypes.
b. UMAP visualization of epithelial cell sub-clustering by histologic stages.
这些细胞在非典型增生期间开始出现，随着 LUAD 的进展，其转录谱开始与 AT2 细胞的转录谱不同。拟时序分析发现肿瘤细胞基因表达随着肿瘤进展具有连续性，即随着肿瘤演进，肿瘤细胞由正常的 AT2 细胞（SFTPC，SFTPA），逐渐出现去分化，同时细胞表现出干性样特征（CD44, IFI27 和 S100A4）；肿瘤细胞代谢和 EMT 作用增强，最终促进肿瘤细胞侵袭和转移。进一步证实 MDK 和 TIMP1 基因随着肺腺癌进展表达逐渐升高，是 LUAD 演进的关键分子（c）。
c. Representative gene expression levels of different marker genes. The size of each dot represents relative expression levels.
对肿瘤微环境分析发现，肿瘤相关成纤维细胞在 AAH 和 AIS 阶段便开始出现，产生影响肿瘤血管生成、免疫和代谢的分泌因子；随着肿瘤进展 NK 细胞的比例逐渐减小，耗竭性 T 淋巴细胞逐渐增加，免疫细胞逐渐由免疫激活状态转变为免疫抑制状态，从而参与肺腺癌的演进。
参与 LUAD 癌症进展的细胞和分子机制示意图
本研究阐明了 LUAD 演进肿瘤细胞的转录特征，为肺癌早期诊断和早期治疗提供了新的策略。
参考文献
1. Zhoufeng Wang, Zhe Li, Kun Zhou, Chengdi Wang, Lili Jiang, Li Zhang , Ying Yang, Wenxin Luo, Wenliang Qiao, Gang Wang, Yinyun Ni , Shuiping Dai, Tingting Guo, Guiyi Ji, Minjie Xu, Yiying Liu, Zhixi Su, Guowei Che & Weimin Li；Deciphering cell lineage specification of human lung adenocarcinoma with single-cell RNA sequencing；NATURE COMMUNICATIONS | (2021) 12:6500 | https://doi.org/10.1038/s41467-021-26770-2.
2. www.cd120.com/academic/61414.html
