胰腺導管腺癌 (PDAC) 具有復雜的腫瘤微環境 (TME)，由豐富的基質細胞組成。其中，腫瘤浸潤T細胞在腫瘤進展中起著舉足輕重的作用。2022年，北京大學第一醫院普外科的研究人員對PDAC T細胞的發育、惡性導管細胞的異質性以及T細胞和惡性導管細胞之間的CCL5-SDC1/4受體-配體相互作用進行了研究。
為了在導管細胞中區分惡性和非惡性細胞，作者用到了inferCNV。簡單來說，InferCNV可用于鑒定腫瘤單細胞RNA-Seq數據中大規模染色體拷貝數變異，例如整個染色體或大片段染色體的擴增或缺失。基本思路是在整個基因組范圍內，將每個腫瘤細胞基因表達與平均表達或“正常”參考細胞基因表達對比，確定其表達強度。接下來，小編就帶大家看下inferCNV在這篇文章中是如何使用的。
為了描繪PDAC和正常胰腺組織的細胞，作者取了六名PDAC患者的四個癌和癌旁樣本進行了scRNA-seq。共鑒定出13種已知細胞類型(圖1B)，包括T細胞 (CD2，CD3D)，成纖維細胞 (LUM)，巨噬細胞 (AIF1，CD68)，導管細胞 (KRT19)，內皮細胞 (CDH5)，星狀細胞 (RGS5)，腺泡細胞 (PRSS1)，B細胞 (MS4A1)，漿細胞 (MZB1)，肥大細胞 (CPA3)，中性粒細胞 (G0S2，S100A8)，雪旺細胞 (GAP43)，和內分泌細胞 (CHGA) 。
圖1.scRNA-seq描繪了PDAC中的細胞。(A-B) t-SNE圖顯示PDAC和鄰近的非癌組織中的主要細胞類型。每個點代表一個細胞，細胞類型用不同的顏色編碼。
為了構建新的基因細胞基質，作者對導管細胞進行了亞分群分析，得到了8個簇 (圖2A)。為了進一步鑒定PDAC中的惡性導管細胞，作者基于inferCNV推斷了導管細胞中大規模染色體拷貝數變異 (CNV) 并計算了每個導管細胞簇的CNV分數。T細胞，巨噬細胞和內皮細胞被用作參考細胞。結果表明簇2/3/5/6的CNV得分顯著高于參考細胞，并且它們具有不同的染色體拷貝數變異模式 (圖2B-C)。而簇1/4/7/8和參考細胞之間的CNV得分沒有顯著差異。因此，作者將簇2/3/5/6定義為惡性導管細胞 (腫瘤1-4)，將簇1/4/7/8定義為正常導管細胞 (導管1-4)。
作者比較了所有導管簇中腫瘤細胞已知的標記基因 (圖2D)。腫瘤標記基因，包括CEACAM1，CEACAM6，LAMC2和MSLN在所有腫瘤簇中高度表達，而CEACAM5，TFF1和TFF2在某些腫瘤簇中富集。值得注意的是，每個腫瘤簇(腫瘤1-4) 分別僅來自一個樣本，而正常導管簇 (導管1-4) 來自各種樣本，表明患者間PDAC中腫瘤細胞的異質性。
圖2.惡性導管細胞的鑒定及其與PDAC中T細胞的細胞通訊。(A) 導管細胞亞群的t-SNE圖。樹結構中的每個點代表一個細胞，細胞類型用不同的顏色編碼。(B) 熱圖顯示每個導管細胞簇的大規模CNV分布，正常細胞的表達值繪制在頂部，用作參考細胞，基因在整個染色體上從左到右排列，紅色和藍色分別代表高CNV和低CNV水平。T細胞、巨噬細胞和內皮細胞被定義為參考細胞。(C) 顯示不同導管細胞簇的CNV分數的箱式圖。白框代表參考細胞。(D) 小提琴圖顯示了不同導管細胞亞群的腫瘤標志物基因的表達水平。(E) 顯示了腫瘤細胞和T細胞之間的受體-配體對。
基于以上工具，作者對惡性和非惡性細胞進行了區分，并分別探究了惡性和非惡性的特征。除此以外，作者還對腫瘤進展起重要作用的T細胞進行了亞群分析和發育軌跡分析，并預測了T細胞和惡性導管細胞之間的CCL5-SDC1/4受體-配體相互作用，證明了CCL5在體外通過與SDC1相互作用來推動腫瘤細胞的遷移。這些發現為表征PDAC TME中T細胞的異質性和發育軌跡以及細胞間通訊鋪平了道路，可能為免疫治療提供新的靶標。