单细胞测序揭示胰腺导管腺癌的肿瘤异质性和恶性进展

单细胞测序或许是近几年最火的高通量技术,它从单个细胞水平对基因组和转录组进行研究。通过单细胞测序可以最大程度的反映细胞的异质性,发现新的细胞群和细胞亚群,并为阐明细胞状态转换的调控机理提供了技术保障。单细胞技术以及数据分析方法在肿瘤、发育生物学、免疫学、神经科学等领域有重要应用,是现今生命科学研究的焦点。

本期我们通过解读一篇单细胞测序的文章,来给大家展示其实验流程,助你轻松上手单细胞测序!这篇文章发表在《Cell Research,IF=17.848。

结论一:胰腺导管腺癌单细胞图谱特征

       研究结果第一部分是导管腺癌(PDAC)的细胞图谱特征。作者首先展示了经典的单细胞tSNE降维聚类图,即PDAC中的细胞类型以及细胞占比(Figure 1b)。随后作者使用热图和小提琴图展示每种细胞类型的marker基因的表达(Figure 1c,d)。接下来作者的关注重点主要是1型导管细胞(Type1 ductal cells)和2型导管细胞(Type2 ductal cells)。

Figure 1

结论二:单细胞CNV水平鉴定PDAC中的恶性导管细胞

       
       为了鉴定恶性细胞,作者比较了实验组和对照组之间以及不同细胞类型之间细胞CNV水平的差异(Figure 2a)。作者发现,实验组导管腺癌细胞的CNV水平显著性高于对照组,并且在实验组中,2型导管细胞的CNV水平显著性高于1型导管细胞和其他细胞。作者接下来比较了PDAC中两种导管细胞的基因表达特征,发现2型导管细胞高表达肿瘤功能相关基因,1型导管细胞高表达正常胰腺功能相关基因(Figure 2c,d)。以上结果说明,相对于1型导管来说,2型导管是恶化程度较高的导管细胞。此外,作者对两种导管细胞的marker进行免疫组化,发现通过单细胞测序鉴定出的marker基因可以作为临床中导管腺癌进程的分子标志物(Figure 2e,f)。

Figure 2

    

结论三:导管腺癌的恶性化进程特征
       导管腺癌中存在趋于正常胰腺功能的1型导管,也有恶性化程度较高的2型导管,作者通过拟时序分析绘制了导管细胞的恶性化进程轨迹(Figure 3a)和基因表达特征(Figure 3b-d)。结果发现,伴随着导管的恶性化进程,导管高表达细胞增殖和细胞迁移相关的基因。

Figure 3

结论四:基于恶性导管细胞的marker基因进行TCGA数据挖掘

       基于上述挖掘到的恶性导管细胞的marker基因,作者进行TCGA数据挖掘。根据基因表达特征的不同,将178个PAAD病人分为4种类型,其中cluster2(Figure 4a红色)和cluster3(Figure 4a绿色)高表达细胞增殖相关的基因,并且有着较差的预后(Figure 4d),表明增殖性导管伴随着较差的预后。另一方面,作者通过IPA分析初步筛选了3个候选基因(Figure 4e),通过不同的靶点抑制剂作用实验发现CDK1可以作为一个比较好的潜在治疗靶点(Figure 4f)。

Figure 4

结论五:增殖性导管细胞伴随着T细胞活化的缺失预示着较差的预后
       前面作者发现增殖性导管细胞伴随着较差的预后,这里作者对TCGA数据进一步挖掘发现增值相关基因和T细胞活化基因表达呈负相关(Figure 5d),并且通过免疫组化验证了这一结果(Figure 5f)。以上结果表明,增殖性导管细胞伴随着T细胞活化的缺失预示着较差的预后。

Figure 5
       单细胞测序应该是目前冲高分文章最简单有效的利器了。性价比极高,简单粗暴。如果你有足够的资金,那就多看看单细胞的研究把。你一定会受益匪浅。
原文:Single-cell RNA-seq Highlights Intra-Tumoral Heterogeneity and Malignant Progression in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma.
杂志:Cell Research,IF=17.848
Pubmed:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31273297/?from_term=single-cell+rna-seq+highlight+intra-tumoral&from_pos=1
DOI:10.1038/s41422-019-0195-y.
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