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大家好，今天给大家介绍的这一篇题为Single-cell transcri ptomic profling unravels thea denoma-initiation role of protein tyrosine kinases duringco lorectal tumori genesis（单细胞转录组学研究揭示蛋白质酪氨酸激酶在结直肠肿瘤发生中的腺瘤起始作用）腺瘤到癌的发展是一个被广泛接受的散发性结直肠癌的发展路线。然而，异常上皮细胞的细胞异质性限制了我们对结直肠组织癌变的理解。 01 研究背景 腺瘤-癌序列是散发性结直肠癌发展的广为接受的路线图。然而，异常上皮细胞的细胞异质性限制了我们对结直肠组织致癌作用的理解。在这里，我们对来自患者匹配组织样本的 54,788 个细胞进行了单细胞 RNA 测序调查，包括血液、正常组织、副癌、息肉和结直肠癌。在致癌的每个阶段，我们表征了不同细胞群的细胞类型、转录特征和差异表达基因。 在单细胞尺度上定义了正常、良性和恶性阶段的上皮细胞的分子特征。鉴定和表征腺瘤和癌前体细胞群，然后通过大型队列活检进行验证。蛋白酪氨酸激酶 （PTK） BMX 和 HCK 被确定为腺瘤发生的潜在驱动因素。在正常和腺瘤活检的腺瘤前体细胞群中观察到特异性 BMX 和 HCK 上调。BMX和HCK的过表达显著促进了结直肠上皮细胞增殖。 重要的是，在类器官培养系统中，BMX 和 HCK 上调导致形成向类器官腔突出的多层息肉样芽，模仿结直肠癌中常见的病理性息肉形态。分子机制分析显示，BMX或HCK的上调激活了JAK-STAT通路。总之，我们的工作提高了目前关于单细胞分辨率下癌变过程中结直肠上皮进化的知识。这些发现可能会改善结直肠癌的诊断和治疗。 见图一 样品采集和质量控制。  图一 a 图书馆制备和数据分析的流程图。 b 样本是从结直肠息肉和癌症患者的手术切除标本中采集的。患者编号为患者 1 （P1）、患者 2 （P2） 和患者 3 （P3）。 c Circos 图显示了腺瘤和癌的单核苷酸变异（以 P3 为例）。内周期和中间周期分别代表癌和腺瘤。颜色表示变体影响。腺瘤和癌的相同单核苷酸变体显示在循环的中心。 d 腺瘤和癌的克隆进化（以 P3 为例）。 见图二 结直肠正常、副癌、腺瘤和癌组织的细胞类型构成。  图二 a 来自四名患者（12 个样本）的细胞的 t-SNE 图。颜色表示细胞类型。根据生物学注释将细胞聚类成 19 个亚簇。每个点代表一个单元格。 b 组织来源（左）和患者来源（右）的 t-SNE 图。每个点代表一个单元格，颜色对应于单元格原点。 c 上述 19 种细胞类型的经典标记基因的对数归一化表达水平。圆圈大小表示表达基因的细胞的百分比，颜色表示簇内的平均表达值。 d 条形图显示 12 个样本中每种细胞类型的比例，行表示细胞类型，列表示样本。 e 条形图显示了 19 种细胞类型的组织来源比例（左）和患者来源比例（右）。 见图三 结直肠癌发生和转录组学表征过程中上皮细胞的三个典型阶段。  图三 a 来自 P1（3 个样本）的 5,437 个上皮细胞的 t-SNE 图。这些细胞被定义为 10 个基于生物学注释和 inferCNV 分析的细胞亚簇。每个点代表一个单元格，颜色对应于单元格类型。 b P1 上皮细胞的 t-SNE 图和三个刻面 t-SNE 图（正常、腺瘤和癌）。颜色代表细胞的组织起源。 c 每个簇中差异表达的前 50 个标记基因。列表示用细胞类型、组织和簇注释的细胞。将正常上皮细胞簇（3_Enterocyte_1、7_Enterocyte_2和8_goblet）设置为生理细胞。行表示用细胞类型和示例基因名称注释的基因，颜色表示对数归一化数据的 Z 分数。 d 每个细胞亚簇中组织分数的条形图。 e 点图通过簇特异性基因的表达来注释生理、良性和恶性细胞簇。列表示像元子簇。圆圈大小表示表达基因的细胞的百分比，颜色表示簇内的平均表达值。 f 关键标志基因在生理细胞（CA1、GUCA2B、MUC2）、良性细胞（APCDD1、SMOC2、REG1A）和恶性细胞（TGFB1、CYP2W1、BST2）中的表达。颜色表示对数规范化数据。 g 生理细胞、良性和恶性细胞的 GSVA 结果。行表示基因集，列表示用细胞类型和组织注释的细胞。 见图四 上皮细胞的中间阶段，介于生理、良性和恶性阶段之间。  图四 a P1 中生理、良性和混合簇 （9_Mix4） 细胞的特征评分。列表示用细胞类型和组织注释的细胞 （n = 2420）。颜色表示 Z 分数。 b 肠干细胞和碱基隐窝细胞（LGR5、SOX9、ASCL2、OLFM4）关键标志基因的对数归一化表达水平。红色循环表示簇 9_Mix4（顶部，P1，n = 73 ）和簇9_Mix2（底部，P2，n = 87）的 单元格。 c 554 个生理性上皮细胞、73 个腺瘤前体细胞（簇 9_Mix4）和 1793 个良性上皮细胞的单细胞轨迹。根据基因表达使用单片眼镜构建轨迹。每个点代表一个单元格，颜色代表单元格类型（左）和轨迹的伪时间（右）。 d 正常、腺瘤前体（簇 9_Mix4）和腺瘤上皮细胞中差异表达基因的热图。突出显示了与致癌作用相关的基因。 e 正常组织 （n = 20） 和腺瘤 （n = 20） 的 BMX 和 SH2D6 IHC 染色的代表性图像。黑色箭头表示染色阳性的细胞。比例尺，200μm。 f 维恩图显示 P1 上皮混合簇（第 4、5 和 9 簇）和 P2 上皮混合簇（第 7 和第 9 簇）中上调基因的重叠。 见图五 蛋白酪氨酸激酶驱动腺瘤的发生。  图五 a 来自生理细胞、腺瘤前体细胞（簇 9_Mix4）和良性簇的细胞的特征评分。列表示用细胞类型和组织注释的细胞。颜色表示 Z 分数。DN，向下;V1，版本 1;V2，版本 2。 b 小提琴图显示了生理（簇 3、7 和 8）、良性、恶性和中间群体（簇 4、5 和 9）中亚群特异性基因的对数归一化表达水平。颜色表示聚类中的平均表达水平。 c 分层聚类热图显示了 P1 上皮细胞中所有表达的 RTK/PTK 基因的对数归一化表达水平。列表示用细胞类型和组织注释的细胞。颜色表示 Z 分数。 d、e 对健康供体结肠、正常 CRC 患者和腺瘤组织进行 E-钙粘蛋白 BMX （d） 或 HCK （e） 的免疫共荧光染色。白色箭头表示上皮细胞染色阳性。 见图六 通过 BMX 和 HCK 上调激活 JAK-STAT 通路可促进腺瘤的发生。NCM460 细胞的克隆形成测定旨在表达 HCK、BMX、MATK-A、MATK-B 或其载体对照。  图六 b a.c 工程表达 BMX、HCK 或载体后第 5 天类器官的代表性明场和 GFP 表达图像。比例尺，200μm。 d 表达 BMX、HCK 或载体的类器官的时程培养。比例尺，200μm。 e 在工程表达 BMX、HCK 或载体后第 16 天定量类器官的数量和大小。 f 用于表达 HCK、BMX 或载体的类器官的代表性明场（上）和 H&E 染色（下）图像。比例尺，100μm。 g 对 E-cadherin 与 Ki67 进行免疫共荧光染色，用于表达 HCK、BMX 或载体的类器官。比例尺，100μm。 h NCM460 细胞被设计用于表达 BMX、HCK、MATK-A、MATK-B 或载体。制备细胞裂解物，使用指示抗体进行免疫印迹分析。肌动蛋白被用作负载对照。 i STAT3 敲低对载体、BMX 或 HCK- 过表达 NCM460 细胞增殖的影响。 j i.k BMX 或 HCK 直接与 STAT3 交互。NCM460 细胞感染载体、BMX 或 HCK- 过表达质粒。用抗FLAG抗体对细胞裂解物进行免疫沉淀，然后使用蛋白质印迹法用指定的抗体分析沉淀物和细胞裂解物。 02 研究结论 总之，本研究重点关注结直肠癌发生过程中上皮细胞的进化。利用患者匹配的scRNA-seq数据，我们表征了腺瘤-癌序列每个阶段的上皮细胞群，并确定了引发腺瘤和癌的潜在前体细胞。我们的数据集将作为进一步探索结直肠癌发生过程中恶性转化的分子机制的宝贵资源。此外，我们的研究为早期预防和开发针对结直肠癌上皮细胞恶性转化的新型治疗方案提供了理论基础。 好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。 |
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