5篇前列腺（癌）單細胞測序文章一覽

發(fā)稿時間：2019-04-23來源：天昊生物

本期內(nèi)容為您總結(jié)泌尿系統(tǒng)腫瘤之前列腺（癌）中單細胞測序研究概況：從PubMed中通常以如下方式檢索能夠比較全面地發(fā)現(xiàn)某個癌種中的單細胞測序paper。以prostate cancer（PCa）為關(guān)鍵詞，7分以上有5篇文章涉及到單細胞測序在前列腺（癌）中的應(yīng)用，其中15分以上2篇，7-10分3篇。從內(nèi)容上看2篇涉及到單細胞DNA測序，3篇為單細胞RNA測序（其中一篇為正常的前列腺組織）。

 

 

1. Spatial Intratumor Genomic Heterogeneity within Localized Prostate Cancer Revealed by Single-nucleus Sequencing（少量細胞的單細胞基因組測序揭示了前列腺癌細胞異質(zhì)性）[1]

 

一篇2018年11月份的European Urology（IF:17.581）為北京醫(yī)院泌尿外科和病理科等合作完成，主要利用單細胞全基因組測序?qū)碓从?/span>2位PCa患者局部損傷（localized lesions）組織的17個腫瘤細胞進行分析（3個正常細胞，1個血細胞樣本），單細胞基因組測序基于MALBAC全基因組擴增。

 

結(jié)果發(fā)現(xiàn)單個腫瘤細胞有更高的突變負(fù)荷，從突變圖譜、拷貝數(shù)變異和染色體重排三個方向分析了單細胞數(shù)據(jù)結(jié)果，而且與已有的PCa突變特征進行比較，并且基于Gleason scores分析了細胞之間的異質(zhì)性。

 

單細胞基因組測序揭示每個樣本體細胞突變圖譜

 

2. Utility of single cell genomics in diagnostic evaluation of prostate cancer（結(jié)合單細胞基因組數(shù)據(jù)能夠用于前列腺癌診斷評價）[2]

 

本文（Cancer Research, IF:9.13）的幾位作者是單細胞DNA測序領(lǐng)域的泰斗級人物，第一篇單細胞DNA測序就是出自他們之手。利用11例患者的前列腺組織樣本進行單細胞核DNA測序（single-cell nucleus sequencing），結(jié)合臨床病理參數(shù)能夠有效地評價腫瘤的生長和侵入性，基因組數(shù)據(jù)包括克隆群體的存在、群體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、拷貝數(shù)變異的復(fù)雜程度、檢測克隆拷貝數(shù)特征的細胞比例。這些參數(shù)顯示與前列腺惡性程度、Gleason score等有較好的相關(guān)性。因此聯(lián)合基因組的這些參數(shù)分析能夠更好地診斷評價前列腺癌，有效地提高風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性和客觀性，從而告知治療決策。

 

3. RNA-Seq of single prostate CTCs implicates noncanonical Wnt signaling in antiandrogen resistance（單細胞轉(zhuǎn)錄組揭示CTC中異常信號通路，闡釋了細胞異質(zhì)性影響了前列腺癌治療的效果）[3]

 

這篇Science針對13位PCa患者利用微流控富集、分離了77個完整的CTCs進行單細胞RNA測序，同時與12個患者組織bulk測序、來源于4個細胞系的30個細胞、5個患者來源的白細胞對照數(shù)據(jù)進行比較分析。

 

每個個體的CTC展現(xiàn)相當(dāng)大的異質(zhì)性，包括雄激素受體（AR）基因突變和剪接變異體的表達。對患者經(jīng)AR抑制劑治療的CTC回顧性分析發(fā)現(xiàn)，與未治療的患者相比非常規(guī)（）的Wnt信號通路被激活。而前列腺癌細胞中的Wnt5a異常表達能夠減弱AR抑制劑的抗增殖效果，然而在耐藥的細胞中其抑制能夠恢復(fù)部分敏感性。因此前列腺癌CTC單細胞測序揭示的信號通路中的異質(zhì)性能夠解釋為什么存在治療失敗的情況。

 

4. A Cellular Anatomy of the Normal Adult Human Prostate and Prostatic Urethra（單細胞轉(zhuǎn)錄組揭示正常前列腺細胞圖譜，單細胞數(shù)據(jù)有助于提升FACS分選效果）[4]

這篇Cell Reports（IF：8.032）對正常成年人前列腺及前列腺尿道不同結(jié)構(gòu)區(qū)域的一共近98000個細胞進行單細胞RNA測序，使用的是10x Genomics Chromium controller系統(tǒng)進行文庫制備。有意思的是，文章基于傳統(tǒng)的熒光激活流式分選系統(tǒng)（FACS）對特定類型的細胞分選后進行單細胞測序，然后整合這些單細胞數(shù)據(jù)，利用單細胞分析的細胞表面marker再調(diào)整優(yōu)化FACS分選，發(fā)現(xiàn)確實有效地提高了傳統(tǒng)方法分選細胞的效果。

 

A-C 傳統(tǒng)方法分選及單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)；D-E基于單細胞數(shù)據(jù)優(yōu)化分選策略

類似于其它單細胞轉(zhuǎn)錄組測序文章，利用免疫熒光的方法對單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中揭示的基質(zhì)細胞、上皮細胞以及Club和Hillock上皮細胞類型分別進行了分析和驗證。

 

正常前列腺樣本中鑒別分離純的基質(zhì)細胞亞型

 

5. COX-2 mediates tumor-stromal prolactin signaling to initiate tumorigenesis（單細胞轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵信號通路，進而研究腫瘤發(fā)生機制）[5]

 

PNAS的文章利用前列腺癌原位移植小鼠模型，單細胞RNA測序分析了149個前列腺癌腫瘤細胞，包括原位腫瘤細胞、CTC、肺轉(zhuǎn)移細胞，結(jié)合單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了催乳素受體（prolactin receptor）呈異常表達，誘導(dǎo)其表達能夠增加肺部轉(zhuǎn)移。繼而驗證了COX-2, PGE2, prolactin, prolactin receptor之間的調(diào)控關(guān)系，針對COX-2的抑制劑能夠有效抑制催乳素分泌，從而降低腫瘤發(fā)生。

 

 

總結(jié)：從現(xiàn)有的前列腺（癌）單細胞測序文獻能夠看出，該領(lǐng)域的單細胞測序研究較少，特別像前列腺癌樣本的多細胞圖譜還未曾有報道，另外也沒有單細胞多組學(xué)的研究出現(xiàn)。

 

參考文獻

1. Su, F., et al., Spatial Intratumor Genomic Heterogeneity within Localized Prostate Cancer Revealed by Single-nucleus Sequencing. Eur Urol, 2018. 74(5): p. 551-559.

2. Alexander, J., et al., Utility of Single-Cell Genomics in Diagnostic Evaluation of Prostate Cancer. Cancer Res, 2018. 78(2): p. 348-358.

3. Miyamoto, D.T., et al., RNA-Seq of single prostate CTCs implicates noncanonical Wnt signaling in antiandrogen resistance. Science, 2015. 349(6254): p. 1351-6.

4. Henry, G.H., et al., A Cellular Anatomy of the Normal Adult Human Prostate and Prostatic Urethra. Cell Rep, 2018. 25(12): p. 3530-3542 e5.

5. Zheng, Y., et al., COX-2 mediates tumor-stromal prolactin signaling to initiate tumorigenesis. Proc Natl Acad Sci U S A, 2019. 116(12): p. 5223-5232.