大家好，欢迎观看《时空日报》第138期。本期介绍的时空/细胞组学相关研究文章共计5篇。以下是应用时空云平台STOmics Cloud的StereoCopilot模块生成的文章概要，并辅以人工审核，供了解参考。
1、TCF4依赖的基因调控网络使黑色素瘤对免疫治疗产生耐药性
A TCF4-dependent gene regulatory network confers resistance to immunotherapy in melanoma
Cell; IF:64.500; DOI: 10.1016/j.cell.2023.11.037
内容概要：
① 为了更好地了解黑色素瘤对免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade，ICB）的耐药性机制，该研究建立了未经治疗的黑色素瘤生态系统的细胞结构的全面视角，并探索了黑色素瘤在ICB治疗下的进展。
② 通过单细胞和空间多组学分析，研究发现肿瘤微环境促进了复杂的黑色素瘤转录景观的出现。具有间充质样（mesenchymal-like，MES）状态的黑色素瘤细胞是一种已知的对靶向治疗产生耐药性的群体，从ICB的无应答者到ICB的早期治疗活检中，黑色素瘤细胞显著丰富。
③ TCF4作为一个调控枢纽，是MES信号的主要调节者，也是黑素细胞和抗原呈递转录程序的抑制者。使用溴结构域抑制剂从基因或药物上靶向TCF4，增加了MES细胞对ICB和靶向治疗的免疫原性和敏感性。
④ 总之，该研究发现了一个依赖于TCF4的调控网络，该网络协调多个转录程序，使黑色素瘤对靶向治疗和ICB产生耐药性。
疾病研究；黑色素瘤，免疫检查点阻断，耐药性，TCF4，单细胞多组学，空间多组学，Joanna Pozniak, Dennis Pedri, Ewout Landeloos, Florian Rambow, Oliver Bechter, Jean-Christophe Marine; VIB, KU Leuven, UZ Leuven, University Hospital Essen, University Duisburg-Essen; Belgium, Germany.
2、通过整合空间转录组学和组织学推断超分辨率组织结构
Inferring super-resolution tissue architecture by integrating spatial transcriptomics with histology
Nature Biotechnology; IF:46.900; DOI: 10.1038/s41587-023-02019-9
内容概要：
① 空间转录组学（spatial transcriptomics，ST）已经展示了在组织内产生复杂的细胞分子图谱的巨大潜力。该研究提出了一种基于分层图像特征提取（hierarchical image feature extraction）的方法—iStar，该方法集成了ST数据和高分辨率组织学图像，实现了以超分辨率预测空间基因表达。
② iStar将ST中的基因表达分辨率提高到接近单细胞水平，并在只有组织学图像可用的组织切片中实现基因表达预测。该方法的一个关键步骤是利用从同一ST组织切片获得的高分辨率组织学图像来重建未观察到的超分辨率基因表达。
③ 通过对多种癌症类型和健康组织的多个数据集的分析，研究证明了iStar预测的超分辨率基因表达的准确性。这些预测不仅在spot水平上保留了原始基因的表达，而且可以实际应用于各种组织结构推断。
④ iStar的计算效率很高，这一优势使iStar能够从大量连续的组织切片中生成虚拟ST数据，从而能够全面表征3D组织中的基因表达变化。
生信工具；图像特征提取，分辨率，组织学，空间转录组；Daiwei Zhang, Mingyao Li; University of Pennsylvania; USA.
3、ZNF689缺失促进三阴性乳腺癌的肿瘤内异质性和免疫治疗耐药性
ZNF689 deficiency promotes intratumor heterogeneity and immunotherapy resistance in triple-negative breast cancer
Cell Research; IF:44.100; DOI: 10.1038/s41422-023-00909-w
内容概要：
① 三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）是一种侵袭性疾病，具有显著的肿瘤内异质性（intratumor heterogeneity，ITH），这对该疾病的治疗提出了挑战。然而，目前对TNBC中ITH的临床相关性和关键决定因素知之甚少。该研究通过对多组学数据综合分析，表征了ITH水平，发现高ITH与患者存活率低和免疫治疗耐药性有关。
② 重要的是，研究发现锌指蛋白689（zinc finger protein 689，ZNF689）缺乏是ITH形成的关键决定因素。从机制上来看，ZNF689-TRIM28复合体直接与长散在元件-1（long interspersed element-1，LINE-1）的启动子结合，诱导H3K9me3介导的转录沉默（transcriptional silencing）。ZNF689缺乏激活了LINE-1逆转录转座，加剧了基因组的不稳定性，从而促进了ITH。
③ 通过scRNA-seq、空间转录组技术和流式细胞术分析，证实了ZNF689缺失诱导的ITH抑制了抗原呈递和T细胞活化，导致免疫耐受。LINE-1的药理抑制显著降低了ITH，增强了抗肿瘤免疫，并最终在体内使ZNF689缺失肿瘤对免疫治疗敏感。在临床样本中，ZNF689的表达与良好的预后和免疫治疗应答呈正相关。
④ 总之，该研究揭示了一个新的ITH机制，即ZNF689缺失，并提出将LINE-1抑制与免疫治疗结合是一种治疗TNBC的新策略。
疾病研究；三阴性乳腺癌，肿瘤内异质性，免疫治疗，耐药性，scRNA-seq，空间转录组；Li-Ping Ge, Xi Jin, Ding Ma, Zi-Yu Wang, Gen-Hong Di, Zhi-Ming Shao, Yi-Zhou Jiang; 复旦大学附属肿瘤医院，复旦大学；中国.
4、单细胞分析揭示异常的R-loop介导的免疫逃逸、细胞通讯和代谢重编程影响癌症进展
Aberrant R-loop-mediated immune evasion, cellular communication, and metabolic reprogramming affect cancer progression: a single-cell analysis
Molecular Cancer; IF:37.300; DOI: 10.1186/s12943-023-01924-6
内容概要：
① R-loop稳态失调与包括癌症在内的多种人类疾病密切相关。然而，R-loop异常在肿瘤进展中的因果关系仍不清楚。该研究利用肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）的scRNA-seq数据集构建了一个R-loop评分模型，根据已识别的与EGFR突变、组织来源和TNM分期相关的R-loop调节因子来表征R-loop状态。
② 研究评估了R-loop评分与肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）和治疗响应的关系。此外，通过一系列体外实验探讨了FANCI介导的R-loop在LUAD中的潜在作用。研究结果表明，R-loop评分低的恶性细胞表现出糖酵解和上皮-间充质转化通路的激活和促进免疫逃逸，从而阻碍了抗肿瘤治疗效果。细胞间通讯分析表明，R-loop评分低与T细胞耗竭有关。
③ 随后，研究通过使用33种肿瘤类型的大量转录组数据集，验证了R-loop评分的预后价值。R-loop评分模型在32个独立队列中很好地预测了患者对靶向治疗、化疗或免疫治疗的治疗响应。值得注意的是，FANCI缺失引起的R-loop分布的改变阻断了RAS信号通路的活性，抑制了肿瘤细胞的增殖和扩散。
④ 总之，该研究揭示了在R-loop评分模式下代谢重编程和T细胞耗竭的潜在分子机制，以及R-loop调节因子介导的R-loop的变化导致肿瘤进展。因此，基于R-loop或R-loop调节剂的抗癌方法可能成为有前景的精准医学治疗方案。
疾病研究；肺腺癌，肿瘤微环境，R-loop，免疫治疗，scRNA-seq数据集；Shichao Zhang, Zhu Zeng, Fuzhou Tang, Yan Ouyang; 贵州医科大学；中国.
5、实验性脑卒中后急性期和亚急性期脑和血液单细胞转录组学分析
Analysis of brain and blood single-cell transcriptomics in acute and subacute phases after experimental stroke
Nature Immunology; IF:30.500; DOI: 10.1038/s41590-023-01711-x
内容概要：
① 脑缺血引发强烈的炎症反应，涉及外周血白细胞和脑内驻留细胞，从而导致组织损伤和修复。然而，目前对该过程的动态和多样性仍然知之甚少。该研究采用单细胞转录组技术，分析了小鼠缺血性脑卒中后2天和14天的脑细胞和血细胞。
② 研究观察到缺血后小胶质细胞、单核细胞来源的巨噬细胞和中性粒细胞随着时间的推移而明显分化，而内皮细胞和脑相关巨噬细胞在脑卒中后2天显示出转录特征改变。
③ 通过轨迹推断，研究推测巨噬细胞从外周血单核细胞原位转分化为第2天和第14天的表型，而中性粒细胞不断从血液中被重新招募。
④ 雌性和雄性老年小鼠的大脑单细胞转录本与年轻雄性小鼠的相似，但老年和年轻大脑的免疫细胞组成不同。尽管外周血白细胞分析也显示了脑卒中后转录本的改变，但脑内浸润性白细胞显示出比循环白细胞更高的转录差异，表明在缺血性脑卒中的早期和恢复阶段，脑内发生了表型多样化。