欧易单细胞测序技术助力绘膀胱癌微环境特征并指导精准医疗

欧易单细胞测序助力解析膀胱癌微环境！2021年11月26日，中南大学湘雅医院泌尿外科利用单细胞转录组测序在BMC Medicine（IF：8.775）发表了膀胱癌生物标志物相关成果，泌尿外科主任祖雄兵教授和陈金波副研究员为共同通讯作者，胡姣博士为第一作者。文章特别致谢欧易生物王恒允、巴永兵和陆瑶在单细胞测序分析中提供的帮助。

 研究背景 

膀胱癌（Bladder cancer，BLCA）是最常见的泌尿系统恶性肿瘤之一，BLCA的肿瘤微环境具有明显的异质性。尽管在免疫检查点阻断、新辅助化疗和靶向治疗方面取得了可喜的进展，但晚期BLCA预后仍然很差。描述肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）的异质性和功能特征，有助于实现BLCA精准治疗。虽然经典分子亚型有效反映了TME的异质性和特征，但在临床应用中仍受到一些限制。因此，开发更加可靠的治疗反应预测生物标志物以实现精准医疗仍然具有挑战性。

 文章信息 

文章题目：5mC regulator-mediated molecular subtypes depict the hallmarks of the tumor microenvironment and guide precision medicine in bladder cancer

发表期刊：BMC Medicine

样本类型：1例BLCA根治样本（肌浸润性，高级别）和1个公开的BLCA单细胞数据集（GSE145137）

组学技术：scRNA-seq（共获得6798个细胞）

影响因子：8.775

 文章简介 

作者整合了湘雅队列和多个外部BLCA队列，开发了一种新的基于5-甲基胞嘧啶（5-Methylcytosine，5mC）调节子介导的分子亚型系统，并采用5mC评分作为定量评价指标。确定了两个5mC clusters，其评分可准确预测经典分子亚型、免疫表型、预后和多种治疗方案的疗效。

 主要研究结果 

通过无监督聚类，研究人员识别出新的5mC调节子介导的分子亚型。应用主成分分析计算5mC评分。然后，将经典分子亚型、免疫表型、临床结果和多种治疗方案的疗效与5mC评分进行关联分析，并利用scRNA-seq证实了5mC调控子的癌症特异性过表达模式。

在湘雅队列1例BLCA根治样本（肌层浸润性，高级别）的scRNA-seq集中，质控后得到6798个高质量单细胞，采用t-SNE进行可视化。通过InferCNV分析和细胞类型marker基因验证，共鉴定到7种细胞类型，包括肿瘤细胞、T细胞、炎性成纤维细胞（Inflammatory CAFs，iCAF）、肌成纤维细胞（Myo-fibroblasts，mCAF）、髓系细胞、B细胞和内皮细胞（图1）。

图 1 单细胞测序数据分析。（A）InferCNV评估每个细胞的拷贝数变异。（B）每种主要细胞类型的前10 个marker基因热图。（C-E）不同组和细胞类型的CNV水平。（F）本研究中定义的细胞类型t-SNE图。

大多数5mC调控子相关基因在肿瘤细胞上显著高表达，例如DNMT3A、MBD1、MBD3、UNG、NEIL1、ZBTB33、NTHL1、SMUG1、TDG、UHRF1、TET1、TET2和TET3（图2）。6个5mC调控子相关基因，包括DNMT1、MECP2、MBD2、ZBTB38、MBD4和UHRF1，在癌细胞和非恶性细胞中均有表达。尽管如此，5mC调控子相关基因阳性细胞的比例在癌细胞类型中最高。此外，在公开BLCA单细胞数据集（GSE145137）中也观察到类似结果。

图 2 部分5mC调控子相关基因在单细胞测序数据中的表达情况，featureplot和vilionplot

5mC cluster1分子亚型的高评分预示管腔亚型和非炎症表型，特点是抗癌免疫力较低，但预后较好。此外，发现5mC cluster 1分子亚型的高评分预示着，患者对癌症免疫疗法、新辅助化疗和放疗的敏感性低，但对抗血管生成疗法和靶向疗法的有较高的敏感性。最后，作者对5mC评分进行了泛癌种分析，在胸腺瘤、低级别胶质瘤和肾透明细胞癌中5mC评分与四个关键免疫检查点PD-L1、PD-1、CTLA-4和LAG-3的表达呈负相关。5mC评分反映了TME的许多生物学特征，例如抗癌免疫、免疫原性和癌症干性，表明5mC评分可能是癌症预后和免疫检查点反应的普遍预测标志物。

 文章结论 

基于新的5mC调节子亚型系统，全面反映了BLCA生物学特征，并提供了BLCA精准治疗的新见解。此外，5mC评分可能推广到泛癌的免疫治疗反应和预后的预测指标。

 参考文献 

Jiao Hu, Belaydi Othmane, Jinbo Chen, Xiongbing Zu. et al. 5mC regulator-mediated molecular subtypes depict the hallmarks of the tumor microenvironment and guide precision medicine in bladder cancer. BMC Medicine (2021).

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单细胞事业部  撰文

本文系欧易生物原创

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