文章題目：Crosstalk between microglia and neural stem cells influences the relapse of glioblastoma in GBM immunological microenvironment
發(fā)表期刊：Clinical Immunology（IF=10.190）
合作單位：安徽醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院
研究背景： 膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）是最常見的成人原發(fā)性腦腫瘤，預后較差，生存率極低，代表著高復發(fā)率和特別具有侵襲性的發(fā)展。盡管在診斷和治療方案方面取得了一些進展，但由于其高細胞異質(zhì)性，GBM仍然具有難治性，并繼續(xù)對健康構(gòu)成重大風險。臨床醫(yī)生和患者的治療時間非常有限，而且在臨床上幾乎不可能在不犧牲神經(jīng)功能的情況下，在細胞水平上根除GBM。
研究目的： 研究GBM患者的神經(jīng)細胞和免疫細胞的圖譜及其串擾，同時探討腫瘤微環(huán)境在膠質(zhì)瘤發(fā)病機制中的潛在機制。
實驗對象：人，膠質(zhì)母細胞瘤病灶VS癌旁
主要檢測手段：BD Rhapsody scRNA-seq
主要結(jié)果展示
1、單細胞測序發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）免疫細胞異質(zhì)性特征
研究者采集了四例GBM患者腫瘤組織和癌旁組織進行單細胞測序鑒定了三個細胞譜系包括：免疫細胞、GBM相關(guān)細胞以及未定義。使用標記基因?qū)⒚庖呒毎麊为毺崛。匦戮垲惙秩悍治觯l(fā)現(xiàn)了除小膠質(zhì)細胞外中樞神經(jīng)一類駐留類型的免疫細胞隊列—髓源性淋巴細胞和淋巴源性細胞。作者還分析了免疫細胞在每個聚類中的差異表達 RNA。發(fā)現(xiàn)瘤周組織中上調(diào)的基因(包括CXCR4、CCL3L3和CCL4L2)表現(xiàn)出趨化因子相關(guān)過程，而在腫瘤組織中上調(diào)的基因(包括TGFB1、IFI6、IFI44L 和 SPP1)具有細胞因子相關(guān)過程。IBSP和XIST這兩個以前沒有報道過的基因與免疫系統(tǒng)有顯著關(guān)聯(lián)。
2、擬時序分析揭示淋巴細胞浸潤早于髓系細胞浸潤
對免疫細胞進行了無監(jiān)督的擬時序分析。如下圖所示，腫瘤為主的小膠質(zhì)細胞(簇 3)在早期即已受累，而腫瘤周圍的小膠質(zhì)細胞(簇 0)均涉及中期。簇2由來自腫瘤和瘤周組織的小膠質(zhì)細胞組成，在晚期參與GME。髓源性淋巴細胞通常在中晚期浸潤于腫瘤邊緣組織(簇 9)，并在晚期浸潤至腫瘤核心(簇1和簇5為腫瘤主導細胞)。早中期浸潤性淋巴源性淋巴細胞也參與腫瘤邊界和核心的定位。
3、單細胞測序發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）神經(jīng)細胞異質(zhì)性特征
作者將膠質(zhì)瘤細胞提取出來再次進行聚類分群分析，得到四大類：神經(jīng)干細胞(NSCs)；少突膠質(zhì)細胞;星形膠質(zhì)細胞和未定義細胞。GBM細胞具有潛在的分化擬態(tài)能力，腫瘤細胞類似膠質(zhì)細胞甚至不成熟的神經(jīng)元，可形成神經(jīng)細胞的分支譜系。腫瘤組織中富含兩組星形膠質(zhì)細胞(簇2和簇7)，可能來源于 GBM細胞的分化亞群，因此形成了GBM的異質(zhì)性特征。擬時序分析發(fā)現(xiàn)，無論位于何處，NSCs(簇1、3、4和6)均參與腫瘤發(fā)生的早中期。瘤周組織中豐富的兩簇少突膠質(zhì)細胞(簇0、簇8)均累及中晚期，但這些數(shù)據(jù)不足以斷定上述兩簇屬于遠離瘤心的侵襲性 GBM細胞。對于可能轉(zhuǎn)化的GBM細胞，腫瘤組織中的星形膠質(zhì)細胞簇(如簇2)參與晚期，而族7在整個膠質(zhì)細胞瘤形成過程中起作用。
圖片
4、腫瘤周圍組織中小膠質(zhì)細胞和NSCS之間的潛在串擾
根據(jù)各組中的 deg對免疫細胞和GBM相關(guān)腫瘤細胞進行GO分析。研究者的數(shù)據(jù)揭示，推定的小膠質(zhì)細胞簇(簇0和簇2)參與膠質(zhì)細胞活化過程。腫瘤核內(nèi)存在大量推定的小膠質(zhì)細胞(簇3)，與神經(jīng)膠質(zhì)細胞活化無關(guān)，表明瘤周或腫瘤邊緣組織中的小膠質(zhì)細胞參與了神經(jīng)發(fā)生或神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生過程。推斷，腫瘤邊緣癌旁組織中的小膠質(zhì)細胞和NSCs 存在主動串擾，從而導致腫瘤復發(fā)。受配體LRN分析免疫細胞和神經(jīng)細胞之間的潛在聯(lián)系發(fā)現(xiàn)簇1 (M2 巨噬細胞)和族2(小膠質(zhì)細胞)之間的相互作用與APOC1+CCL3+小膠質(zhì)細胞與NSCs 之間的相互作用強烈。
5、GBM復發(fā)可能性的總生存期(OS)預測分析
根據(jù)GO分析，分析了小膠質(zhì)細胞與NSCS 之間可能存在相互作用的分子的生物學行為。通過分析 TCGA數(shù)據(jù)庫，共提取并分析了102 種分子及其OS和RFS 狀態(tài)。結(jié)果表明，大部分子在GBM瘤體及瘤周組織呈陽性表達，在小膠質(zhì)細胞與NSCs之間發(fā)揮交互作用，可能對 GBM 預后不良及復發(fā)產(chǎn)生深遠影響。
綜上，本研究結(jié)果為了解GBM免疫細胞和具有神經(jīng)干細胞樣特性的細胞之間的相互作用提供了一些線索。GO分析顯示，小膠質(zhì)細胞簇和NSC簇均表現(xiàn)出涉及它們之間相互作用的功能。LRN分析為這一假設提供了進一步的證據(jù)。通過結(jié)合 OS 和RFS分析，結(jié)果表明小膠質(zhì)細胞與NSCS 的相互作用可能決定了GBM的結(jié)局，并且可能特別有助于 GBM的復發(fā)。由于手術(shù)切除后GBM的綜合治療仍是一個懸而未決的問題，研究腫瘤周圍組織中可能遷移的高增殖細胞的機制以防止復發(fā)非常重要。
