期刊、影响因子：Journal of Hepatology（20.582）
研究背景
胆囊癌（GBC）是最常见的胆道癌，也是全球第六大最常见的胃肠道癌类型。患有胆囊腺癌（AC）的人群占患有胆囊癌人群的85%以上，其特征是肿瘤内异质性高，预后差。而腺鳞癌（ASC：<5%）和鳞癌（<2%）占GBCs的一小部分，其研究信息不足以指导治疗。GBC是十分复杂的生态系统，其特征在于异质细胞类型（例如肿瘤微环境（TME）中的恶性细胞和基质细胞）之间的时空相互作用，其异质性显然抑制了针对单个特定细胞和/或分子而不是同时针对多个关键元素的抗肿瘤治疗的疗效。因此，在全球范围内了解细胞异质性和支撑肿瘤恶性肿瘤的密切相互作用是值得的，以便开发新的治疗方法来改善治疗。
研究人员依据之前的基因组全外显子组测序（WES）数据确定了关键的ErbB途径突变，这些突变在调节胆囊癌（GBC）的恶性肿瘤中起着至关重要的作用。在本文中，研究人员检验了肿瘤微环境（TME）的单个细胞成分在GBC中差异地功能参与ErbB通路突变依赖性肿瘤进展的假设。
研究思路
主要结论
1.单细胞测序及肿瘤异质性
为了探索GBC患者的肿瘤内和肿瘤间异质性和细胞多样性，研究人员对13个原发肿瘤和13个匹配的相邻正常组织进行了单细胞测序。测序结果表明共获得了114927个细胞的单细胞转录组数据，其中57607个细胞（50.1%）来自原发肿瘤，57320个细胞（49.9%）来自匹配的相邻正常组织。为了确定GBC的TME和亚群结构中的细胞组成，研究人员对这些细胞进行了基于图形的降维聚类分析，并根据已知标记基因或每种细胞类型表达的特定基因鉴定了不同的细胞类型，包括上皮细胞，内皮细胞，成纤维细胞， 肥大细胞，B细胞， T细胞，巨噬细胞和树突状细胞。研究发现肿瘤与癌旁组织细胞比例有很大差异，如肿瘤中的巨噬细胞、上皮细胞等细胞比例明显高于癌旁组织，即表明了 GBC 患者存在肿瘤间和肿瘤内的异质性。
2.上皮细胞的异质性
以前的大多数研究表明，恶行GBC细胞来源于上皮细胞。然而本文对上皮细胞亚群进行分析发现，有4种不同的上皮细胞亚型具有特定的个体标志物：亚型1，2和3上皮细胞主要分布在8例AC患者中（GBC1-GBC8），亚型4在1例ASC患者中（GBC9）。其中亚型1上皮细胞表现出多种生物学功能，包括对脂多糖的反应和整合素介导的细胞粘附；亚型2上皮细胞与细胞分裂和有丝分裂细胞周期的调节密切相关；亚型3上皮细胞介导免疫相关过程，如干扰素-γ介导的信号通路，抗原处理和通过MHC I类呈递肽抗原；亚型4参与细胞粘附和细胞发育。为了监测不同的上皮亚型是否具有不同的遗传变异，本文分析了染色体拷贝数变异（CNV），发现亚型2和3上皮细胞表现出明显高于亚型1上皮细胞的CNV水平。
3.ErbB 通路突变型上皮细胞与巨噬细胞的细胞间通讯
该研究通过对9例患者进行了全外显子测序（WES）分析并揭示了恶性肿瘤相关的基因组变异，确定其中3名患者肿瘤中具有 ErbB 通路突变。研究人员依据8例AC患者是否患有ErbB通路突变将他们分为了3名 ErbB 通路突变型（Tm）和5名非 ErbB 通路突变型（Tn）两组，并对他们的单细胞转录组数据进行差异分析。结果表明，Tm中的上皮细胞具有与Tregs和巨噬细胞通信的强大能力。由于亚型2上皮细胞主要位于肿瘤组织中，本文还分析了Tm和Tn之间2亚型上皮细胞的遗传差异。为了进一步确定哪些蛋白质在上皮细胞与其他细胞类型的通讯中起关键作用，研究人员做了细胞间通讯分析，发现MDK-LRP1和MDK-SORL1的配体 – 受体配对主要促成了突变癌症中不同的细胞相互作用。研究人员又通过 AKT 抑制的细胞实验确定了 ErbB 突变信号通过 PI3K/AKT 通路调节 MDK 表达水平。
本文进行单细胞转录组测序生成了胆囊癌的细胞图谱，展现了胆囊癌患者肿瘤间和肿瘤内的高度异质性。随后对上皮细胞亚群进行分析，得到了四个不同的上皮细胞亚群并鉴定出了腺鳞癌特有的标记基因。通过比较 ErbB 通路突变型和非突变型的胆管腺癌单细胞数据，发现 ErbB 通路突变肿瘤通过 PI3K/AKT 通路上调上皮细胞 MDK 表达水平，MDK-LRP1 能够促进免疫抑制性巨噬细胞分化。该研究揭示了肿瘤实现免疫逃逸的复杂细胞功能和互作网络，为肿瘤免疫治疗提供了新靶点。
参考文献: