芯周刊·第3期 | 单细胞&空间转录组测序文献速览导读

01

单细胞转录组结果协助重新定义结直肠癌亚型

目前,结直肠癌分子亚型主要考虑上皮亚型、微卫星状态和纤维化,分为微卫星不稳定免疫激活型、经典型,代谢型,间质型,这种分类方法无法区分癌细胞和基质细胞的个体差异,对个体化治疗造成挑战。

本文研究者对来自新加坡、比利时、韩国等五个队列的63名患者的141个肿瘤样本、39个正常组织样本以及9个淋巴结样本进行单细胞转录组分析,主要分析了49155个上皮细胞,并在一个样本中发现了两个上皮细胞亚型,在其他4个队列中也分析找出了iCMS2和iCMS3亚型,并在15个不同数据集的3,614个bulk肿瘤转录组中得到证实。

这个新的分类系统可以帮助我们解释影响结直肠癌的多样性的功能单元,包括活跃在i2、i3类型癌症中不同生物程序的内在上皮轴,微卫星状态及其对肿瘤免疫原性和免疫疗法反应的影响,以及纤维化及其对转移倾向的潜在影响。

02

使用单细胞多组学和空间方法解码人类性腺发育路线

本文首先通过scRNA-seq、scATAC-seq和snRNA/scATAC-seq三种单细胞基因组学方法分析了涵盖性别决定和分化为卵巢和睾丸的阶段的妊娠早期和中期(6-21 PCW)的人类性腺和邻近性腺外组织,同时使用Visium和单分子荧光原位杂交(smFISH)生成空间转录组学数据。

为了比较人类生殖细胞与其他哺乳动物的分化,整合了人类和小鼠性腺生殖细胞以及更多来自小鼠和猕猴性腺生殖细胞scRNA-seq数据集,文章首先描述双潜能的瞬态细胞群ESGCs在性别决定时达到峰值,并且作为第一个在XY性腺中表达睾丸决定因子SRY的细胞,表达干细胞标记物如TSPAN8和LGR5。其次围绕性别决定,定义了一个新的性腺支持细胞群SPAX8,位于性腺-中肾边界,介导睾丸网和卵巢网的形成。然后发现由人类卵巢中不同的粒前细胞亚群定义的空间微环境调节生殖细胞的发育,其中定义了SIGLEC15+ftMs和TREM2+ftMs可能参与小鼠睾丸发育。

这项工作所提供的人类和小鼠性腺发育综合细胞图为研究性腺功能,了解体外性腺发生提供指导,对于不孕症、性发育差异和性腺病理学提供了独特资源。

03

Cell 重磅评论文章:蒲慕明院士总结和讨论灵长类动物大脑单细胞转录组和连接组的研究进展、挑战及未来前景

随着单细胞技术、细胞特异性病毒载体和光学成像技术的发展,小鼠大脑单细胞多组学和连接组已经取得了丰硕的研究成果(BICCN),然而在非人类灵长类动物中绘制单细胞连接组仍处于初期阶段。

蒲慕明院士在这篇文章中总结了灵长类大脑单细胞转录组和空间转录组的研究进展,提到鉴定出稳定且独特表达的基因有助于确定细胞类型,但在大多数单细胞转录分析中缺少有关转录组模式随时间变化的信息,也不清楚每种主要神经元类型的祖细胞群内的异质性在多大程度上可以解释其后代的亚型多样化,以及内在的谱系依赖性是否在决定大脑不同区域所有神经元亚型中起主导作用。空间转录组技术为绘制灵长类大脑中所有神经元类型的连接组图提供基础,将帮助我们解决有关灵长类动物大脑进化、发育和衰老等许多重要问题。对于光学成像和电生理位检测的灵长类动物大脑的细观连接组图谱的荧光示踪技术目前存在空间和时间分辨率较低、图像收集和分析程序的变化以及个体差异性问题,光学成像和光遗传学操作结合MRI将有助于阐明结构连合组和功能连接组信息;总结了药物疗法和神经调节疗法的进展,并提出对受试者大脑进行定量模拟或测量,根据个体差异为治疗脑部疾病提供有效的精确神经调节疗法。


04

北京大学钟超团队揭示PD-1抑制剂诱导的免疫不良反应——肠炎的机制解析,提示FAO抑制剂可能作为临床不良反应缓解药物

PD-1抑制剂作为肿瘤免疫治疗的重要手段让患者看到了希望,但其伴随的免疫不良反应导致治疗中断又让患者丧失信心,肠炎就是其不良反应症状之一,但是为什么PD-1/PD-L1抑制剂会诱发肠炎机制尚不清楚。

本文首先确定了维持肠道稳态的肠道淋巴组织诱导细胞 (LTi) 高表达PD-1分子,通过特异细胞PD-1敲除小鼠模型验证了PD-1信号对结肠炎发生具有保护作用,并发现LTi细胞表面PD-1的表达受肠道菌刺激调节,而刺激其分泌IL22因子维持肠道免疫稳态,然后研究人员利用单细胞转录测序、细胞能量代谢分析等手段,发现LTi细胞活化过程伴随糖代谢、脂肪酸合成增强的代谢重塑过程,而PD-1信号缺失将导致LTi细胞脂肪酸氧化(FAO)异常升高,从而抑制IL-22表达,抑制剂实验和敲除实验进一步证实该代谢重塑过程。

这篇文章不仅解析了PD-1在肠道稳态中的作用,也间接解释了PD-1抑制剂治疗引起不良反应的机制,为缓解不良反应的临床措施提供思路。

05

空间多组学好文:单细胞分辨率空间多组学联用揭示原发性黑色素瘤进展和免疫编辑的空间图谱

皮肤黑色素瘤是一种高度免疫原性的恶性肿瘤,原位黑色素瘤通常不会侵入真皮,真皮侵入也就意味着很高的转移潜力,可能危及生命,最近几项研究表明多重成像有可能为不同阶段的黑色素瘤及其相关的免疫程序提供更深入的了解。

本文整合了高分辨率成像、3D高分辨率显微镜和空间分辨的微区域转录组学,研究原发性黑色素瘤中的免疫逃逸和免疫编辑事件,首先对MIS不同疾病阶段的样本连续切片进行20-30 plex CyCIF成像,并进行LDA确定了肿瘤进展相关的免疫和肿瘤细胞相互作用模式,然后利用微区域转录组学分析(mrSEQ)对远端皮肤转移标本的不同免疫邻域和肿瘤细胞相关的转录程序进行研究,发现MIS、恶性黑色素瘤[外生性(EM)和侵袭性(IM)]以及主动免疫反应域三个主要簇在有丝分裂、存活和上皮-间质转化等方面均表现出显著差异,进一步研究人员综合了mrSEQ、CyCIF和3D高分辨率反卷积显微镜数据,发现在肿瘤侵袭时,沿肿瘤-基质边界形成巩固且空间受限的抑制环境,而这种环境是由促进MHC-II和IDO1表达的细胞因子梯度以及由PD1-PDL1介导的巨噬细胞、树突细胞和T细胞之间的细胞间接触所建立的,而几毫米外的细胞毒性T细胞(CTLs)和黑色素瘤细胞在肿瘤消退区发生接触。

本研究通过蛋白质和mRNA的空间分析揭示了肿瘤进展过程中的形态学和分子特征,包括局部旁分泌细胞因子信号传导和细胞-细胞间的直接接触。

参考文献:

[1] Joanito I, Wirapati P, Zhao N, Nawaz Z, Yeo G, Lee F, Eng CLP, Macalinao DC, Kahraman M, Srinivasan H, Lakshmanan V, Verbandt S, Tsantoulis P, Gunn N, Venkatesh PN, Poh ZW, Nahar R, Oh HLJ, Loo JM, Chia S, Cheow LF, Cheruba E, Wong MT, Kua L, Chua C, Nguyen A, Golovan J, Gan A, Lim WJ, Guo YA, Yap CK, Tay B, Hong Y, Chong DQ, Chok AY, Park WY, Han S, Chang MH, Seow-En I, Fu C, Mathew R, Toh EL, Hong LZ, Skanderup AJ, DasGupta R, Ong CJ, Lim KH, Tan EKW, Koo SL, Leow WQ, Tejpar S, Prabhakar S, Tan IB. Single-cell and bulk transcriptome sequencing identifies two epithelial tumor cell states and refines the consensus molecular classification of colorectal cancer. Nat Genet. 2022 Jun 30. doi: 10.1038/s41588-022-01100-4. Epub ahead of print. PMID: 35773407.

[2] Garcia-Alonso L, Lorenzi V, Mazzeo CI, Alves-Lopes JP, Roberts K, Sancho-Serra C, Engelbert J, Marečková M, Gruhn WH, Botting RA, Li T, Crespo B, van Dongen S, Kiselev VY, Prigmore E, Herbert M, Moffett A, Chédotal A, Bayraktar OA, Surani A, Haniffa M, Vento-Tormo R. Single-cell roadmap of human gonadal development. Nature. 2022 Jul 6. doi: 10.1038/s41586-022-04918-4. Epub ahead of print. PMID: 35794482.

[3] Poo MM. Transcriptome, connectome and neuromodulation of the primate brain. Cell. 2022 Jun 17:S0092-8674(22)00595-5. doi: 10.1016/j.cell.2022.05.011. Epub ahead of print. PMID: 35732175.

[4] Wu D, Hu L, Han M, Deng Y, Zhang Y, Ren G, Zhao X, Li Z, Li P, Zhang Y, Chen S, Li J, Shi Y, Xue J, Wang P, Zhong C. PD-1 signaling facilitates activation of lymphoid tissue inducer cells by restraining fatty acid oxidation. Nat Metab. 2022 Jul 4. doi: 10.1038/s42255-022-00595-9. Epub ahead of print. PMID: 35788761.

[5] Nirmal AJ, Maliga Z, Vallius T, Quattrochi B, Chen AA, Jacobson CA, Pelletier RJ, Yapp C, Arias-Camison R, Chen YA, Lian CG, Murphy GF, Santagata S, Sorger PK. The Spatial Landscape of Progression and Immunoediting in Primary Melanoma at Single-Cell Resolution. Cancer Discov. 2022 Jun 2;12(6):1518-1541. doi: 10.1158/2159-8290.CD-21-1357. PMID: 35404441; PMCID: PMC9167783.

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