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李凯/董瑞/王嘉合作团队首次解析儿童神经母细胞瘤的单细胞图谱

已有 948 次阅读 2020-9-18 13:20 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

神经母细胞瘤是儿童最常见的颅外实体肿瘤,又称为儿童癌症之王。神母细胞瘤在临床上具有广泛的异质性,其中某些类型表现出高度转移以及易复发等恶性肿瘤特征,而另外一些类型则可以在完全不经治疗的情况下发生消退(Spontaneous regression)以致肿瘤完全消失。


北京时间2020年9月17日晚23时,复旦大学附属儿科医院肿瘤外科李凯、董瑞团队和上海交通大学王嘉团队联合在Cancer Cell发表论文,该项研究利用单细胞测序技术首次解析了儿童神经母细胞瘤的单细胞图谱。

 


为了阐明神经母细胞瘤肿瘤细胞清晰的表型,在本研究中,研究人员利用10x Genomics平台分别对胎儿肾上腺样本以及神经母细胞瘤肿瘤样本进行单细胞转录组测序。基于这一数据,研究人员发现神经母细胞瘤在表型上非常接近肾上腺的嗜铬细胞(Chromaffin cell)。


这一发现挑战了以往对神经母细胞瘤表型的诸多认识。比如,以往的研究表明神经母细胞瘤的肿瘤细胞既包含分化的嗜铬细胞样细胞也含有未分化的神经嵴细胞样细胞。研究人员为了确认该发现的可靠性,使用了多种分析方法,包括细胞间相似性分析(KNN), 转录因子调控网络分析(SCENIC), 公共数据库分析等。

 


在此基础上,作者进一步推测嗜铬细胞的两种不同的状态(增殖型和分化型)可能与肿瘤异质性高度相关。单细胞数据的分析验证了作者的猜测,显示出肿瘤细胞增殖和分化状态与正常发育的嗜铬细胞状态高度相似。例如,分化状态的嗜铬细胞标志物NTRK1, PRPH, PCP4等也特异性表达在非增殖的肿瘤细胞中。


通过免疫荧光染色,作者进一步确认了这一发现。作者随后分析了嗜铬细胞两种不同状态的特征基因在Bulk 数据库的表达模式并发现增殖型和分化型特征分别对应着较差和较好的预后,提示这些新发现的特征基因可以作为神经母细胞瘤临床诊断的潜在分子标志物。


在利用单细胞RNA-seq揭示了神经母细胞瘤的细胞异质性后,作者又试图探究不同状态的肿瘤细胞间的动态转化模式。通过RNA velocity分析,作者发现在所有肿瘤样本中,未分化的增殖细胞都具有产生分化型肿瘤细胞的潜能。


有趣的是,在恶性程度较高的肿瘤如MYCN扩增的肿瘤中,增殖细胞更多的进行自我更新而非分化。而在另外一些肿瘤中,未分化的增殖型肿瘤细胞则显示出更高的分化倾向。作者猜测肿瘤细胞从增殖状态向分化状态的转化倾向可能与神经母细胞瘤的自发退化高度相关。


总之,该项研究首次利用单细胞转录组测序技术阐明了神经母细胞瘤肿瘤细胞的分子表型,揭示了嗜铬细胞的两种不同的分化状态和神经母细胞的异质性高度相关,为研究神经母细胞瘤细胞起源以及关键调控基因贡献了宝贵的单细胞数据资源。


同时,该研究也为解释神经母细胞瘤自我退化的现象提供了新的视角,为神经母细胞的临床诊断以及治疗提供新的思路。


相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.08.014




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1 刘博

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