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[转载]单细胞助测序辅助共病研究:揭示肾脏-口腔疾病关联新机制

已有 646 次阅读 2025-9-30 10:51 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

慢性肾脏病(CKD)是全球高发的慢性疾病,以肾功能渐进性减退为特征,不仅影响泌尿系统,更会引发全身免疫紊乱与代谢异常,显著增加多种并发症风险 。而口腔鳞状细胞癌(OSCC)作为口腔癌中最常见的类型,占比超 90%,其进展迅速且易发生淋巴结转移,5 年生存率不足 50%,严重威胁患者生命健康 。

近年来,临床中逐渐浮现一个值得关注的共病现象:合并 CKD OSCC 患者,往往面临更严重的淋巴结转移,病情进展速度也远超无肾病的患者。这两种看似无直接关联的疾病,为何会产生 “1+1>2” 的恶性影响?肾与口腔之间,是否存在一条隐秘的跨器官调控通路?

最近,上海市第九人民医院内科团队牵头,联合纽科生物展开深入研究,终于在肾口共病领域取得突破性进展。为破解 “CKD OSCC 的关联机制这一谜题,团队以单细胞测序技术为核心,结合生物信息学分析,首次清晰揭示:CKD 中,TNF-α+ 中性粒细胞的功能异常是驱动 OSCC 进展的关键枢纽。在本次工作中,纽科生物承担了单细胞测序与单细胞数据深度分析工作。下面来看看这项研究是怎么做的吧!

 

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 研究基础:临床锚点 + 动物验证

为系统探究这一问题,团队设计了临床观察动物建模单细胞解码的层层递进研究方案。他们首先对 52 OSCC 患者的临床数据展开分析,其中 23 例合并 CKD。结果证实了临床的初步观察:与非 CKD 患者相比,CKD 患者不仅外周血淋巴细胞计数显著降低,淋巴结转移程度也明显更严重,这直接印证了 CKD OSCC 进展存在密切关联。

为排除临床混杂因素、验证二者的因果关系,团队构建了顺铂诱导的 CKD 小鼠 OSCC 模型。通过免疫荧光、免疫组织化学染色等技术检测发现:CKD 小鼠的肿瘤体积显著大于非 CKD 小鼠,且肿瘤细胞增殖活性更强、凋亡水平更低。动物实验与临床数据形成呼应,有力证实了 “CKD 会加剧 OSCC 进展这一结论。但此时,核心谜题仍未解开——CKD 究竟通过何种具体的免疫机制操控肿瘤?单细胞测序(scRNA-seq)正是打开这一答案的关键钥匙。

 单细胞初解码:定位肿瘤微环境免疫失衡

 为深入探索 CKD 对肿瘤微环境免疫状态的影响,纽科生物团队对小鼠肿瘤样本进行了 scRNA-seq 分析。我们首先以 EpcamMki67Top2aBub1AurkaKrt8 Krt18 等标志物精准定义肿瘤细胞,再通过细胞聚类与注释,绘制出详尽的肿瘤微环境免疫细胞图谱。

 通过纽科生物给出的结果,内科团队进行初步分析就有了关键发现:与非 CKD 小鼠相比,CKD 小鼠肿瘤组织中中性粒细胞和 T 淋巴细胞的比例双双显著降低。这两种细胞恰好是抗肿瘤免疫的核心力量——中性粒细胞是先天免疫先锋T 淋巴细胞是适应性免疫精锐,二者的同步减少,很可能就是 CKD 促进肿瘤进展的突破口。由此团队推测,CKD 或许正是通过调控这两类细胞的功能与比例,重塑了肿瘤免疫微环境。

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 单细胞细分:揪出中性粒细胞的关键亚群

 为验证猜想并锁定关键细胞亚群,纽科生物借助单细胞测序的亚群细分能力,对肿瘤微环境中的中性粒细胞进行深度解析,成功鉴定出 5 种具有不同功能特征的亚群——Hexb+TNF-α+Retnig+Cxcl10 + CD74 + 中性粒细胞。

 进一步对比发现,CKD 小鼠肿瘤中 TNF-α+Hexb + Retnig + 中性粒细胞比例显著降低,CD74 + 中性粒细胞比例升高,而 Cxcl10 + 中性粒细胞比例无明显变化。更重要的是,通过拟时序轨迹分析,团队观察到TNF-α+ 中性粒细胞的动态变化最为显著,这使其成为重点关注对象。结合后续简单的体外验证可知,TNF-α+ 中性粒细胞可通过释放 TNF-α 直接抑制 OSCC 细胞增殖并促进其凋亡,这意味着 CKD 导致的 TNF-α+ 中性粒细胞耗竭,直接削弱了机体的抗肿瘤防线。

 

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 单细胞深挖:解析 T 淋巴细胞的失衡根源

 明确 TNF-α+ 中性粒细胞的核心作用后,团队将目光转向同样发生异常的 T 淋巴细胞,通过 scRNA-seq 进一步挖掘其调控机制。基因本体论(GO)通路富集分析显示,T 淋巴细胞中与淋巴细胞分化”“T 淋巴细胞分化相关的基因高表达,这提示肿瘤浸润淋巴细胞是一个高度异质性的群体。

 基于此,团队成功鉴定出 10 个主要的 T 淋巴细胞亚群,包括细胞毒性 T 细胞(CTLs)、调节性 T 细胞(Tregs)、耗竭性 T 细胞(Tex)等。通过纽科生物鉴定出来的结果,其中关键被展示的一览无余:CKD 小鼠肿瘤中CTLs 比例显著降低,Tregs 比例明显升高——前者是直接杀伤肿瘤细胞的精锐部队,后者则是抑制免疫反应的刹车细胞,这种杀瘤弱、抑瘤强的失衡状态,无疑会加速肿瘤进展。

 

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 细胞通讯分析:还原细胞间的调控网络失衡根源

 为厘清 TNF-α+ 中性粒细胞与 T 淋巴细胞的调控关系,团队利用 CellChat 工具进行细胞通讯分析。结果显示,慢性肾脏病组小鼠中,TNF-α+ 中性粒细胞对癌细胞的作用显著减弱,Tregs 对癌细胞的作用增强,CTLs 对癌细胞的作用则减弱。

 结合 GO KEGG 富集分析发现,这种调控失衡与趋化因子信号通路密切相关:正常情况下,TNF-α+ 中性粒细胞会通过分泌 Ccl3Ccl4 等趋化因子,分别与 CTLsTregs 表面的 Ccr5 受体结合,从而调控两类细胞的募集与功能平衡;但在 CKD 状态下,这两条关键的 Ccl3-Ccr5Ccl4-Ccr5 信号通路显著下调,导致 TNF-α+ 中性粒细胞对 T 细胞的调控失效,最终形成杀瘤细胞减少、抑瘤细胞增多的恶性免疫环境。

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单细胞技术引领:揭开肾口共病调控真相

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综上,在这项研究中,单细胞测序技术如同 “微观导航仪”,从临床观察的肾口共病现象出发,先通过动物实验夯实因果关系,再层层深入:从肿瘤微环境的整体免疫失衡,到中性粒细胞亚群的精准定位,最终还原出 “CKD-TNF-α+ 中性粒细胞 - T 淋巴细胞” 的核心调控轴。这一发现不仅为理解肾口跨器官关联提供了全新视角,更为合并 CKD 的 OSCC 患者开发精准免疫疗法奠定了重要基础。

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