單細胞測序再下一城：Nature Medicine上的肺癌微環境研究

繼我們上次介紹了單細胞測序的高分文章（上周大家討論最多的話題除了世界盃，還有這兩篇文章！）後，在本周一7月9號的Nature medicine 雜誌上又發表了一篇研究肺癌腫瘤微環境基質細胞表型的文章：

今天我們就從（1）研究主題（2）課題設計（3）結果展示 和（4）辭彙表達四個部分看一下這篇文章，以幫助大家儘快了解單細胞測序在研究腫瘤微環境中的思路。

（1）研究主題

這篇文章是比利時的研究團隊做的，主題很簡單：就是要揭示肺癌微環境的構成，從基質細胞（stromal cell）亞群、信號通路、關鍵分子以及肺癌患者生存分析四個層面開展研究。

（2）課題設計

文章的總體課題設計包括了單細胞測序、與常規（bulk）RNA-seq測序結果的比較以及TCGA數據中RNA-seq結果和患者預後的分析。

其中，在單細胞測序部分包括了兩個步驟，首先是5位肺癌患者共19個樣本（癌15，正常4）的單細胞測序，下圖為患者和樣本的信息情況：

然後是對另外3位患者進行單細胞測序驗證，這兩組測序數據在Arrayexpress上的代碼分別為：E-MTAB-6149和E-MTAB-6653，大家自己查看詳細信息。

接下來結合單細胞測序的結果：細胞亞群基本情況、亞群在腫瘤、病人分布特異性、通路活化狀態、關鍵轉錄因子以及Marker基因的情況與TCGA數據進行聯合分析。

（3）結果展示

這篇文章的結果展示非常有條理，可以作為大家展示單細胞測序結果的很好參考。

1） 首先是展示5例患者單細胞測序的基本屬性和總體情況：

a圖取樣患者的基本信息展示，b圖是單細胞測序中最常見的t-SNE圖，分別展示了52,698個細胞的來源（腫瘤/非腫瘤）、病人分布、細胞類型以及轉錄本的表達丰度。c圖是不同基質細胞亞群marker表達圖，最後是整體展示細胞與轉錄本在不同細胞類群、組織類型、病人等的分布：

2） 接下來分別展示不同細胞類群的情況：內皮細胞、成纖維細胞、B細胞、巨噬細胞、T細胞、肺泡細胞和上皮細胞，對應結果部分6個section和4張圖：而且四張圖從結構上都比較像：

S1——Tumor endothelial cellsdownregulate immune attraction pathways.

S2——Lung tumors harborfive distinct types of fibroblasts.

S3——B cellsare strongly enriched in the tumor.

S4——Macrophagesshow rheostatic phenotypes and become M2 polarised in tumors

S5——TumorT-celltranscriptomes suggest novel immunotherapy targets.

S6——Alveolar and epithelial cells

我們以內皮細胞為例看一下在每部分的展示邏輯：

a圖是1592個內皮細胞的6個亞群以及在肺癌與正常樣本的t-SNE圖；b圖為marker基因在四類亞群中的表達t-SNE圖；c圖為TCGA數據集marker基因在正常和腫瘤內皮細胞表達的平均值；

d圖展示的是腫瘤和正常組織內皮細胞的通路活化情況，是通過GSVA分析完成的；

e圖是內皮細胞轉錄本表達丰度的t-SNE圖；f圖是1,5,3,4 四個細胞亞群中血管生成和免疫活化有關基因表達的小提琴圖；g圖是聚類熱圖，展示的腫瘤與正常細胞中通過SCENIC分析得到的10個最顯著轉錄因子表達；h圖是三個轉錄銀子表達及靶基因表達的t-SNE圖。

其它幾個figure所展示的圖結構基本類似，我們就不一一說明了。

3）研究一個非常有意思的現象：缺氧是否能造成腫瘤細胞更加富集於組織核心（core）：

從a圖中可以看到在5個病人中，腫瘤細胞和缺氧兩個特性比較偏重分布於core和middle，而b圖中不同的基質細胞則偏重分布於edge。

4） 研究不同基質細胞marker表達與TCGA資料庫中患者預後的關係：

這樣，結果展示部分基本就是這樣了。

(4) 辭彙表達

1. be embedded in:嵌入

Cancer cellsare embedded inthe tumor microenvironment (TME)

2. a paucity of：少量

To estimate relative contributions of each cell cluster to bulk RNA expression, we applied quadratic programming, which confirmed enrichment of alveolar cells and lymphocytes (B and T cells) anda paucity offibroblasts and endothelial cells in the tumor and non-malignant sample .

3.a repertoire of：一系列的

Remarkably,each of these fibroblast types expressesa unique repertoire ofcollagens and other extracellular matrix molecules, with for example cluster 1 expressing COL10A1 and cluster 2 expressing COL4A1.

4. In line with ***：與…一致

Also,clusters 1 and 4 were similar, but cluster 1 showed a strong epithelial-mesenchymal transition signalin line withexpression of an extensive repertoire of extracellular matrix proteins and TGF-β-associated genes.

In line with this, transcript numbers were 37.9% lower in tumor-associated versus non-malignant lung-associated follicular B cells.

Strikingly,tSNE plotting revealed a dichotomy between tumor and non-malignant lung-derived macrophages,in line with a recent reportcharacterizing macrophages from a single patient

5. Distinctive features of tumor stroma may thus represent vulnerabilities andprovide exciting entry points for the design of novel therapies.

關注後獲取《科研修鍊手冊》1、2、3、4、5、6、7。

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