基底细胞痣综合征肿瘤通过基底细胞向鳞状细胞癌转化获得耐药性

Acquisition of Drug Resistance in Basal Cell Nevus Syndrome Tumors through Basal to Squamous Cell Carcinoma Transition

作者信息Anna R Jussila, Daniel Haensel, Sadhana Gaddam, Anthony E Oro
PMID38157930
发布时间2024-06
DOI10.1016/j.jid.2023.10.040

实验完整度

包含患者样本的scRNA-Seq、空间转录组学、全外显子测序及体外细胞实验等多种证据层级,并有功能验证(PCYT2抑制剂处理)。

主要模型

Gorlin综合征患者耐药肿瘤组织 ASZ小鼠基底细胞癌细胞系

重点核对

耐药肿瘤的BCC和SCC样区域共享相同的PTCH1体细胞突变 PCYT2和ETNK1基因在SCC样区域存在突变 PCYT2抑制剂处理ASZ细胞后Gli1下调、Ly6d上调 空间转录组学中GLI1和LY6D表达区域的不重叠分布

摘要

虽然基底细胞癌(BCC)起源于异位刺猬(Hedgehog)通路激活,并可被通路抑制剂治疗,但散发性BCC表现出高耐药率,而携带种系Patched(PTCH1)突变的Gorlin综合征患者中出现的肿瘤则被抑制剂治疗统一抑制。在少数情况下,接受长期抑制剂治疗的Gorlin综合征患者会出现个别耐药的肿瘤克隆,并迅速进展,但这种耐药的基础仍未得到研究。在此,我们报道了一个在Gorlin患者中出现的SMOi耐药肿瘤病例,该患者接受抑制性SMOi治疗近十年。通过结合多组学和空间转录组学,我们在细胞和组织水平上定义了肿瘤群体,得出结论:Gorlin肿瘤可以通过先前描述的基底细胞向鳞状细胞癌转化(BST)机制对SMOi产生耐药。有趣的是,通过空间全外显子组基因组分析,我们提名PCYT2、ETNK1和磷脂酰乙醇胺生物合成途径作为BST耐药的遗传抑制因子。这些观察为研究肿瘤进化提供了一个通用框架,并为Gorlin综合征以及散发性BCC对SMOi的耐药机制提供了重要的临床见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Gorlin综合征患者长期SMOi抑制治疗后出现耐药肿瘤的机制是什么?
核心机制
Gorlin肿瘤通过基底-鳞状细胞转化(BST)获得SMOi耐药,其中磷脂酰乙醇胺合成通路(PCYT2、ETNK1)的突变可能驱动该过程。
主要证据
对单个耐药肿瘤进行分析,结合scRNA-Seq、空间转录组学和全外显子测序,显示SCC样区域表达LY6D且具有PTCH1体细胞突变,并与BCC样区域共享;PCYT2和ETNK1突变存在于SCC样区域;PCYT2抑制剂处理ASZ细胞导致Gli1降低和Ly6d升高。
研究意义
该研究为理解肿瘤进化提供了通用框架,并对Gorlin综合征及散发性BCC对SMOi的耐药机制提供了临床见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

组织学分析和BST标记物检测

确认耐药肿瘤中是否存在BCC和SCC样特征,并评估BST标记物的表达。

对肿瘤样本进行H&E染色和RNAScope分析,检测GLI1和LY6D的表达。

2

单细胞转录组测序和空间转录组学分析

全面描述耐药肿瘤的细胞组成和空间组织。

对同一肿瘤样本进行scRNA-Seq和10x Visium空间转录组学,并用CellTrek进行数据整合。

3

肿瘤上皮亚群的鉴定和空间定位

确定肿瘤上皮细胞的异质性和BST相关群体的空间分布。

对肿瘤上皮细胞进行重新聚类,并通过空间评分和CellTrek预测不同亚群的位置。

4

跨数据集比较和BST谱系定位

将Gorlin肿瘤的亚群与已知的BCC、rBCC和SCC数据进行比较,确定其BST进展阶段。

使用已有scRNA-Seq数据(包括Sporadic-C6、rBCC-6、rBCC-8和SCC)进行基因签名评分和投影。

5

全外显子测序和谱系分析

证明BCC和SCC样区域具有共同起源,并鉴定SCC样区域特有的突变。

从肿瘤的不同区域(BCC样、浸润性BCC样、SCC样)进行WES,分析PTCH1突变和体细胞突变。

6

体外功能验证

验证磷脂酰乙醇胺合成通路抑制是否驱动BST。

用PCYT2抑制剂处理ASZ小鼠BCC细胞,检测Gli1和Ly6d的表达变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
胶原酶Gibco17-100-017
胰蛋白酶Gibco25200056
M154CF培养基ThermoFisherM154CF500
青霉素/链霉素Gibco15140122
氯化钙----
美克洛嗪----
TRIzol试剂Invitrogen15596026
RNeasy Plus试剂盒QIAGEN74134
TaqMan RT-PCR预混液Applied Biosystems4392587
鸡抗K14抗体BioLegendSIG-3476-100
抗鸡Alexa647二抗InvitrogenA-21449
Hoechst 33342ThermoFisher62249
RNAScope多重荧光v2试剂盒ACD323100
Hs-LY6D探针ACD484681-C1
Hs-GLI1探针ACD310991-C2
Chromium单细胞3'试剂盒v210x Genomics--
Illumina NovaSeq测序平台----
Visium空间转录组平台10x Genomics--
Keyence显微镜----
Agilent FFPE DNA文库制备试剂盒Agilent5191-4079
Illumina NovaSeq 6000测序仪----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
组织学分析
肿瘤样本的取材部位、RNAScope探针序列、抗体稀释度
阅读提示:Methods中的RNAScope部分和图1c
单细胞RNA测序
细胞捕获数量、测序深度、聚类参数
阅读提示:Methods中的scRNA-Seq Library Preparation, Processing, and Analysis
空间转录组学
组织切片厚度、捕获区域选择、文库制备和测序平台
阅读提示:Methods中的Visium Sample Preparation, Library Preparation, and Sequencing
全外显子测序
样本区域选取、DNA输入量、变异调用流程
阅读提示:Methods中的Whole Exome Sequencing and Analysis
体外功能验证
ASZ细胞培养条件、PCYT2抑制剂浓度和处理时间、RT-qPCR探针
阅读提示:Methods中的In vitro BST assay