福州治疗白癜风医院 http://baidianfeng.39.net/a_cjzz/150915/4696949.html结直肠癌是一种胃肠道中常见的恶性肿瘤，也是世界范围内死亡率排名第四的癌症。结直肠癌发生率在40岁开始增加，60-75岁达到高峰，且在女性患者中较常见。但是由于免疫系统是一个复杂且具有高度动态性的可调节系统，理解免疫系统中各种免疫细胞的状态及其与肿瘤细胞之间的相互作用机制可以为免疫治疗提供更加明确的指导。单细胞测序便为以更高的分辨率解析肿瘤微环境提供了强有力的工具。
随着单细胞测序技术的进步，现在可以在单细胞水平上分析高度异质组织内基因转录的变化。单细胞测序提供了一种表征组织异质性的方法，并提供了确定影响临床结果(包括预后和治疗反应)的关键分子特性的机会。前面单细胞转录组应用4——结直肠癌研究已经做了一期总结，今天我们挑选几篇经典案例研究结直肠癌，从不同角度进行借鉴借鉴，站在前人的肩膀上，相信肯定能看的更远，飞的更高！1、基于单细胞RNA-Seq数据的SNP分析在结肠癌研究中的应用：单细胞测序有助于阐明许多复杂生物系统中固有的细胞异质性，特别是在人类癌症中。然而，由于在获取、扩增和分析单细胞遗传物质方面的困难，诸如单核苷酸多态性（SNP）分析等单细胞多样性评估仍然存在障碍，使得单细胞组学数据的生物学解释难以捉摸。本文使用来自单细胞和大肠癌样本的RNA-Seq数据来分析SNP谱，以进行结构和功能比较。单细胞水平SNP富集的结肠癌相关通路，包括TGF-β根据SNP富集模式和基因表达研究p53信号通路。本文还检测到一定数量的融合转录物，这可能促进肿瘤的发生，在单细胞水平。基于这些结果，单细胞分析不仅重述了来自大样本的SNP分析结果，而且还检测了细胞间和细胞间的变异，从而有助于早期诊断和在单细胞水平上确定癌症的确切机制。在这项研究中收集了96个单细胞、4个HCT癌细胞（样本制备如前所述）和1个正常乙状结肠样本的RNA-seq数据集。首先，使用单细胞RNA序列数据调用三个SNPcallers进行SNPs分析，分析基因本体论（GO）Slim术语的进化压力，并在83个选定的单细胞中比较chr11和chr17上富集的SNPs的图谱。其次，通过GO分析，发现SNP在信号转导等多个GO-Slim项中均有富集，同时也观察到明显的细胞异质性。第三，从以前的研究中挑选了个与癌症相关的基因，发现这些单核苷酸多态性在一些与癌症相关的基因中富集，尽管不是所有的基因都被一致地鉴定出来。在结肠癌相关的途径，如转化生长因子-β在p53信号通路中，发现了一系列突变基因，其中一些显示SNP丰富。推测这些癌相关基因和通路可能在结肠癌的发生和转移中起关键作用。最后，为了检验基于单细胞和大样本的SNP的差异，使用大样本癌症和正常样本对RNA-Seq数据进行了SNP分析。通过在单细胞水平和整体水平上比较这些结果，可以清楚地看出，单细胞分析不仅能够重现整体分析结果，如SNP谱、癌症相关基因和途径，而且能够专门检测一些变异和遗传特征，如BMP7中的单细胞特异性变异，单细胞亚群中的CYCS和一些14-3-3蛋白编码基因。此外，在单细胞组中寻找融合基因，并找到可能加速肿瘤进展的特异转录物。总之，这些比较揭示了整体一致但局部不同的细胞间和细胞间的SNP变异。
SNPcalling流程
2、单细胞转录组分析结肠癌细胞对5-氟尿嘧啶诱导的DNA损伤的反应DNA损伤常常引起细胞的异质性命运反应，如细胞周期阻滞和凋亡。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq），描述了培养的结肠癌细胞系对5-氟尿嘧啶（5FU）诱导的DNA损伤的转录组反应。经过5FU处理后，单个结肠癌细胞群采用三种不同的转录组表型，它们对应于多种细胞命运反应：凋亡、细胞周期检查点和应激抵抗。尽管有些基因在所有细胞组中都受到一致的调控，但许多基因表现出组特异性的表达模式，介导针对相应细胞命运的DNA损伤反应。其中一些观察结果通过流式细胞术在蛋白质水平上复制，并在用其他5FU无关基因*性药物喜树碱和足叶乙甙处理的细胞中复制。这项工作提供了一个资源，了解异质性DNA损伤反应涉及部分杀伤和化疗耐药，这是目前癌症化疗的主要挑战之一。Park等人描述了结肠癌细胞在单细胞分辨率下对5FU诱导的DNA损伤的转录组反应。许多DNA损伤反应基因在细胞群体中异源表达。具体而言，经历不同命运的细胞具有不同的转录组景观，其特征是命运特异性DNA损伤反应基因的表达。
结肠癌细胞对5-氟尿嘧啶诱导的DNA损伤的反应
3、生物标志物的验证-CXCL11与结肠癌抗肿瘤免疫和改善预后相关趋化因子配体C-X-C基序趋化因子配体11（CXCL11）参与多种肿瘤的发生发展，但其在结直肠癌（CRC）中的生物学作用尚不清楚。因此，本文对CXCL11在大肠癌中的预后价值及其机制进行了初步探讨。三个独立的数据集用于mRNA相关分析：一个来自癌症基因组图谱（TCGA，n=）的数据集和两个来自基因表达综合数据库（GEO）的单细胞RNA测序数据集：GSE和GSE。此外，采用免疫组织化学方法分析结肠腺癌（COAD）患者队列（医院队列，YJSHC，n=）的细胞浸润情况。本文测定了CXCL11在所有TCGA肿瘤组织中的分布，发现CXCL11在COAD和直肠腺癌（READ）中的表达均显著上调。然而，cxcl11mrna的上调与COAD的预后较好相关，而与READ无关。在YJSHC中，肿瘤内CXCL11+细胞丰度高的患者生存期延长（p=0.）。此外，本文发现CXCL11高表达组的抗肿瘤免疫细胞比例较高，而原癌免疫细胞比例较低。此外，本文还发现了CXCL11介导的基因表达变化和丰富的免疫途径网络。有趣的是，细胞*性基因（IFNG、GZMA、GZMB、GZMK、GZMM和PRF1）和免疫抑制分子（包括PD-L1）均与CXCL11的表达呈正相关。CXCL11促进抗肿瘤免疫以提高生存率，被确定为COAD患者的独立预后生物标志物。
CXCL11的表达和预后价值
4、单细胞转录组-GEX+TCR-肿瘤免疫治疗诱导结肠癌炎症的分子途径用针对PD-1和CTLA-4抑制性受体的特异性抗体阻断检查点可以在广泛的人类癌症中诱导持久的反应。然而，导致严重炎症副作用的免疫机制仍不清楚。在这里，本文报告了一个全面的单细胞分析免疫细胞群结肠炎，一个常见的和严重的副作用检查点阻断。本文观察到CD8T细胞显著聚集，具有高度的细胞*性和增殖状态，没有证据显示调节性T细胞缺失。T细胞受体（TCR）序列分析表明，与结肠炎相关的cd8t细胞中有相当一部分起源于组织居住的人群，这解释了治疗开始后，结肠炎症状经常提前发作的原因。本文分析还确定了细胞因子、趋化因子和表面受体可作为结肠炎的治疗靶点和检查点阻断可能产生的其他炎症副作用。本文摘要
实验设计方案
5、单细胞多组学揭示结直肠癌基因改变本文研究者提供了结直肠癌和正常组织中成纤维细胞、免疫细胞和内皮细胞体细胞拷贝数改变的普遍性证据。肿瘤中非整倍体成纤维细胞的比例比正常组织中要高得多，成纤维细胞获得了7号染色体副本的强大克隆扩张。同时鉴定出了5个纤维蛋白特异性基因为结直肠癌（CRC）较差预后的生物标志物。为了进一步确认和探索肿瘤微环境（TME）中细胞的遗传变异，研究人员对21例微卫星稳定的CRC患者和6名健康老年人进行了单细胞多组学测序。对总计15,个单细胞的转录组数据进行了深入分析，包括1,个上皮细胞，1,个成纤维细胞，8,个免疫细胞和1,个内皮细胞。将这些细胞分为八种主要细胞类型（上皮细胞，成纤维细胞，内皮细胞，T细胞，自然杀伤性细胞，B细胞，肥大细胞和其他髓样细胞细胞）。发现了体细胞拷贝数改变（SCNA）在TME和正常组织中的免疫细胞，成纤维细胞和内皮细胞中均普遍存在。但是肿瘤中发生SCNA的成纤维细胞比例远高于邻近正常组织，其中第7号染色体的增益显着富集于TME中，同时鉴定了出了五个基因（BGN，RCN3，TAGLN，MYL9和TPM2）为CRC预后较差的成纤维细胞特异性生物标志物。
方案设计
研究结果
总结
肿瘤的恶性进展和转移是晚期结直肠癌高死亡率的原因之一。肿瘤微环境中的免疫成分可以调节肿瘤的进展，是有吸引力的治疗靶点。结直肠癌的分子发病机制是基因突变。最近二十年间的多项研究表明基因突变与结直肠癌的预后和治疗方案关系密切。因此，很多靶向治疗药应运而生。通过单细胞转录组测序找到潜在marker基因有助于进行有效的筛查结直肠癌。推荐阅读百迈客：10x单细胞转录组与空间转录组联合分析一睹为快空间转录组-在生长发育中的应用2空间转录组-在癌症中的应用1单细胞转录组应用4——结直肠癌研究单细胞空间转录组应用3-动植物研究“遍地开花”单细胞转录组应用2——食管鳞状细胞癌研究单细胞转录组应用1——衰老研究NC-单细胞VDJ和转录组分析揭示了葡萄膜黑色素瘤新的进化复杂性snRNA-seq
首个灵长类动物心肺的单细胞转录组图谱揭示新冠易感人群NatureMedicine
单细胞免疫组库揭示溃疡性结肠炎中结肠T细胞图谱文：TanbnAnna排版：市场部干货
百迈客单细胞空间转录组专题系列
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