结直肠癌是胃肠道中常见的恶性肿瘤，早期症状不明显，随着癌肿的增大而表现出便血、腹泻、局部腹痛等症状，晚期则表现贫血、体重减轻等全身症状。其发病率和病死率是仅次于肺癌的第三种恶性肿瘤疾病。

利用单细胞测序技术可以在单细胞水平上分析高度异质组织内基因转录的变化，并提供了确定影响临床结果的关键分子特性的机会。今天我们挑选几篇单细胞测序在结直肠癌研究中的应用的文章与大家分享。

结直肠癌的转移性复发源于残留的EMP1+细胞

Metastatic recurrence in colorectal cancer arises from residual EMP1+ cells

发表杂志： Nature （IF: 69.504）

发表时间：2022年 11月         

应用技术：10x Genomics 单细胞转录组测序

本研究通过单细胞转录组测序技术，对结直肠癌(CRC)患者样本进行数据分析，发现大多数不良预后基因是由一群独特的肿瘤细胞表达的，将其命名为高复发细胞(HRCs)。然后通过建立小鼠模型，发现原发性 CRC 手术后，小鼠肝脏中残留的 HRCs 的增殖活动很少，对原发性结肠癌的生长没有贡献。但随着时间的推移，残留的 HRCs 会产生多种细胞类型，包括 LGR5干细胞样肿瘤细胞。这群 HRC 细胞能够脱离原发性结肠癌，迁移到血液中，到达肝脏，并在手术后隐藏一段时间，随后引发明显的肿瘤转移。

为了找到结直肠癌的转移性复发的真正来源，进一步利用单细胞转录组测序技术，发现EMP1在HRCs 细胞中高表达，且与 EpiHR 基因的表达有很大的重叠。并且进一步通过细胞消融实验，证明了导致肿瘤复发来源于残留的 EMP1 阳性细胞。

总之，本研究为临床治疗结直肠癌疾病提供了新的治疗方案，可预防结直肠癌转移性复发。此外，单细胞转录组测序技术在本研究中，对肿瘤微环境、肿瘤细胞之间异质性、细胞亚型及状态等研究方面，起到了关键性作用。

单细胞及空间组学揭示结直肠癌中FAP+成纤维细胞和SPP1+巨噬细胞互作

Single-cell and spatial analysis reveal interaction of FAP+fibroblasts and SPP1+macrophages in colorectal cancer

发表杂志： Nature Communications （IF: 17.694）

发表时间：2022年 4月

应用技术：10x Genomics单细胞转录组测序，10x Genomics空间转录组测序

结直肠癌(CRC)是最常见的恶性肿瘤之一，目前除手术外，其他治疗手段有限。肿瘤微环境(TME)分析能够发现潜在的治疗靶点。本研究为了表征 CRC 细胞组成，分析了54,103个来自肿瘤和邻近组织的细胞，并阐明了 CRC 中富集的肿瘤细胞类型潜在起源和特征。研究表明CRC肿瘤特异性 FAP+成纤维细胞和 SPP1+巨噬细胞在14个独立的CRC 队列中（含2550个样本）呈正相关，并且通过免疫荧光染色和空间转录组测序验证了它们的空间位置。这种相互作用可能受到趋化素、TGF-β 和白介素-1的调控，这会刺激免疫排斥结缔组织结构的形成并限制T细胞的浸润。此外，本研究发现 FAP 或 SPP1 高表达的患者从抗 PD-L1治疗中获得的治疗益处较少。总之，本研究结果提供了一种潜在的治疗策略，即通过破坏 FAP+成纤维细胞和 SPP1+巨噬细胞的相互作用来改善免疫治疗效果。

空间转录组揭示 FAP+成纤维细胞和 SPP1+巨噬细胞共定位

单细胞水平下结直肠癌肝转移的时空免疫动态变化

Spatiotemporal immune landscape of colorectal cancer liver metastasis at single-cell level

发表杂志：Cancer Discovery ( IF: 39.397 )

发表时间： 2021年 8月

应用技术： 10x Genomics 单细胞转录组测序，10x Genomics 空间转录组测序

肝转移是结直肠癌死亡的主要原因，表现出高度异质性和抑制性免疫微环境。探究结直肠癌肝转移(CRLM)的单细胞和空间图谱，可增加对于 CRLM 的理解。本研究结合单细胞转录组和空间转录组学技术，对来自24名患者的97个匹配的样本进行了测序。发现免疫微环境显示出从原发部位到转移部位的动态细胞和空间变化。在新辅助化疗(NAC)治疗后，免疫表型在有反应的患者中经历了抗肿瘤重塑，但在无反应的患者中转向更多的免疫抑制，其中免疫抑制细胞在转移部位重新编程。本研究结果强调了有效 NAC 治疗对可切除 CRLM 患者的有利影响，并允许在选定的患者中进行数据驱动的新型治疗组合设计，例如 NAC 加免疫治疗。总之，本研究描述了转移的免疫进化，并揭示了肿瘤如何对新辅助化疗做出反应。

 
单细胞测序鉴定了结直肠癌两种上皮肿瘤细胞状态

Single-cell and bulk transcriptome sequencing identifies two epithelial tumor cell states and refines the consensus molecular classification of colorectal cancer

发表杂志： Nature Genetics ( IF: 41.307 )

发表时间： 2022年 7月

应用技术： 10x Genomics 单细胞转录组测序

本研究整合分析了来自63个病人的189个样本，得到373,058个细胞的转录组数据，并对近5万个上皮细胞进行深入研究。随后，基于基因表达、拷贝数变异、基因调控网络等方面的差异，将肿瘤细胞分成了两组。这两种 tumor 细胞内在的亚型，在3,614的 bulk 样本中都能被验证，然后这些 bulk 样本被分型为 iCMS2和 iCMS3。iCMS3的病人中，又进一步分成了 MSI-H（微卫星不稳定）和 MSS（微卫星稳定）两组，而 iCMS2中基本都是MSS的。传统 CMS分型中的 CMS4（基质特征明显的一组，在 CMS 的4个组中预后差）在iCMS2和 iCMS3新的分型中都能看到，被划分到 CMS4 and iCMS3的患者具有最差的预后。最后本研究结合上皮内在亚群(I)，微卫星不稳定状态(M)、成纤维特征(F)三个方面的信息，提出了"IMF"分型。

参考文献

Cañellas-Socias A, Cortina C, Hernando-Momblona X, et al. Metastatic recurrence in colorectal cancer arises from residual EMP1+ cells. Nature. 2022; 611(7936): 603-613.

Qi J, Sun H, Zhang Y, et al. Single-cell and spatial analysis reveal interaction of FAP+ fibroblasts and SPP1+macrophages in colorectal cancer. Nat Commun. 2022; 13(1): 1742.Wu Y, Yang S, Ma J, et al. Spatiotemporal Immune Landscape of Colorectal Cancer Liver Metastasis at Single-Cell Level. Cancer Discov. 2022; 12(1): 134-153.

Joanito I, Wirapati P, Zhao N, et al. Single-cell and bulk transcriptome sequencing identifies two epithelial tumor cell states and refines the consensus molecular classification of colorectal cancer. Nat Genet. 2022; 54(7): 963-975.
 

李超 | 文案
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