胰腺導(dǎo)管腺癌 (PDAC) 具有復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境 (TME)，由豐富的基質(zhì)細(xì)胞組成。其中，腫瘤浸潤(rùn)T細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展中起著舉足輕重的作用。2022年，北京大學(xué)第一醫(yī)院普外科的研究人員對(duì)PDAC T細(xì)胞的發(fā)育、惡性導(dǎo)管細(xì)胞的異質(zhì)性以及T細(xì)胞和惡性導(dǎo)管細(xì)胞之間的CCL5-SDC1/4受體-配體相互作用進(jìn)行了研究。
為了在導(dǎo)管細(xì)胞中區(qū)分惡性和非惡性細(xì)胞，作者用到了inferCNV。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，InferCNV可用于鑒定腫瘤單細(xì)胞RNA-Seq數(shù)據(jù)中大規(guī)模染色體拷貝數(shù)變異，例如整個(gè)染色體或大片段染色體的擴(kuò)增或缺失。基本思路是在整個(gè)基因組范圍內(nèi)，將每個(gè)腫瘤細(xì)胞基因表達(dá)與平均表達(dá)或“正常”參考細(xì)胞基因表達(dá)對(duì)比，確定其表達(dá)強(qiáng)度。接下來(lái)，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(xì)胞，作者取了六名PDAC患者的四個(gè)癌和癌旁樣本進(jìn)行了scRNA-seq。共鑒定出13種已知細(xì)胞類(lèi)型(圖1B)，包括T細(xì)胞 (CD2，CD3D)，成纖維細(xì)胞 (LUM)，巨噬細(xì)胞 (AIF1，CD68)，導(dǎo)管細(xì)胞 (KRT19)，內(nèi)皮細(xì)胞 (CDH5)，星狀細(xì)胞 (RGS5)，腺泡細(xì)胞 (PRSS1)，B細(xì)胞 (MS4A1)，漿細(xì)胞 (MZB1)，肥大細(xì)胞 (CPA3)，中性粒細(xì)胞 (G0S2，S100A8)，雪旺細(xì)胞 (GAP43)，和內(nèi)分泌細(xì)胞 (CHGA) 。
圖1.scRNA-seq描繪了PDAC中的細(xì)胞。(A-B) t-SNE圖顯示PDAC和鄰近的非癌組織中的主要細(xì)胞類(lèi)型。每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)細(xì)胞，細(xì)胞類(lèi)型用不同的顏色編碼。
為了構(gòu)建新的基因細(xì)胞基質(zhì)，作者對(duì)導(dǎo)管細(xì)胞進(jìn)行了亞分群分析，得到了8個(gè)簇 (圖2A)。為了進(jìn)一步鑒定PDAC中的惡性導(dǎo)管細(xì)胞，作者基于inferCNV推斷了導(dǎo)管細(xì)胞中大規(guī)模染色體拷貝數(shù)變異 (CNV) 并計(jì)算了每個(gè)導(dǎo)管細(xì)胞簇的CNV分?jǐn)?shù)。T細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞被用作參考細(xì)胞。結(jié)果表明簇2/3/5/6的CNV得分顯著高于參考細(xì)胞，并且它們具有不同的染色體拷貝數(shù)變異模式 (圖2B-C)。而簇1/4/7/8和參考細(xì)胞之間的CNV得分沒(méi)有顯著差異。因此，作者將簇2/3/5/6定義為惡性導(dǎo)管細(xì)胞 (腫瘤1-4)，將簇1/4/7/8定義為正常導(dǎo)管細(xì)胞 (導(dǎo)管1-4)。
作者比較了所有導(dǎo)管簇中腫瘤細(xì)胞已知的標(biāo)記基因 (圖2D)。腫瘤標(biāo)記基因，包括CEACAM1，CEACAM6，LAMC2和MSLN在所有腫瘤簇中高度表達(dá)，而CEACAM5，TFF1和TFF2在某些腫瘤簇中富集。值得注意的是，每個(gè)腫瘤簇(腫瘤1-4) 分別僅來(lái)自一個(gè)樣本，而正常導(dǎo)管簇 (導(dǎo)管1-4) 來(lái)自各種樣本，表明患者間PDAC中腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性。
圖2.惡性導(dǎo)管細(xì)胞的鑒定及其與PDAC中T細(xì)胞的細(xì)胞通訊。(A) 導(dǎo)管細(xì)胞亞群的t-SNE圖。樹(shù)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)細(xì)胞，細(xì)胞類(lèi)型用不同的顏色編碼。(B) 熱圖顯示每個(gè)導(dǎo)管細(xì)胞簇的大規(guī)模CNV分布，正常細(xì)胞的表達(dá)值繪制在頂部，用作參考細(xì)胞，基因在整個(gè)染色體上從左到右排列，紅色和藍(lán)色分別代表高CNV和低CNV水平。T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞被定義為參考細(xì)胞。(C) 顯示不同導(dǎo)管細(xì)胞簇的CNV分?jǐn)?shù)的箱式圖。白框代表參考細(xì)胞。(D) 小提琴圖顯示了不同導(dǎo)管細(xì)胞亞群的腫瘤標(biāo)志物基因的表達(dá)水平。(E) 顯示了腫瘤細(xì)胞和T細(xì)胞之間的受體-配體對(duì)。
基于以上工具，作者對(duì)惡性和非惡性細(xì)胞進(jìn)行了區(qū)分，并分別探究了惡性和非惡性的特征。除此以外，作者還對(duì)腫瘤進(jìn)展起重要作用的T細(xì)胞進(jìn)行了亞群分析和發(fā)育軌跡分析，并預(yù)測(cè)了T細(xì)胞和惡性導(dǎo)管細(xì)胞之間的CCL5-SDC1/4受體-配體相互作用，證明了CCL5在體外通過(guò)與SDC1相互作用來(lái)推動(dòng)腫瘤細(xì)胞的遷移。這些發(fā)現(xiàn)為表征PDAC TME中T細(xì)胞的異質(zhì)性和發(fā)育軌跡以及細(xì)胞間通訊鋪平了道路，可能為免疫治療提供新的靶標(biāo)。