与侵袭性胰腺神经内分泌肿瘤相关的不同恶性细胞状态和髓系谷氨酸信号

Distinct malignant cell states and myeloid glutamate signaling associated with aggressive pancreatic neuroendocrine tumors

作者信息Jeanna M Arbesfeld-Qiu, Jae-Won Cho, Phuong T T Nguyen, Nicole A Lester, Jennifer Su, Carina Shiau, Jimmy A Guo, Hannah Hoffman, Nicholas Caldwell, Shugo Muratani, Miranda Galvan, Jessica E Proctor, Zackery Ely, Steven Wang, Maria Ganci, Ruben Dries, Theodore Hong, Jennifer Wo, Genevieve Boland, Carlos Fernandez-Del Castillo, Cristina R Ferrone, Christopher M Heaphy, M Lisa Zhang, Mari Mino-Kenudson, Martin Hemberg, William L Hwang
PMID41849229
发布时间2026-03-18
DOI10.1158/1078-0432.CCR-25-2565

实验完整度

包含snRNA-seq转录组分析、体外细胞系功能实验(CRISPR敲除、增殖、迁移)、临床队列生存分析及病例研究等独立验证。

主要模型

QGP1人PNET细胞系 BON1人PNET细胞系 小鼠腹腔巨噬细胞 人PNET肿瘤组织(原发和转移) P18病例的原发肿瘤和两个异时肝转移灶

重点核对

使用未经治疗的原发非功能性PNET样本(n=15)进行snRNA-seq分析 QGP1和BON1细胞系中SOX4和RELB敲除的验证 transwell迁移实验中巨噬细胞和谷氨酸处理条件(剂量、时间) 外部bulk RNA-seq队列(n=140)中Malig-3高/低分组的生存分析 P18病例中基因组和转录组分析

摘要

目的:胰腺神经内分泌肿瘤(PNET)是内分泌胰腺的罕见恶性肿瘤,具有多样化的临床结局。虽然一些PNET是惰性的,但其他则具有侵袭性并迅速转移。然而,目前用于预测结局和指导治疗决策的临床相关PNET分子分层有限。因此,迫切需要了解PNET的分子异质性,以改进预后判断并发现新的治疗脆弱点。实验设计:我们对未经治疗、手术切除的原发性和转移性PNET(n=18)进行了单核RNA测序。我们推断了恶性和非恶性细胞的基因表达程序(GEP),并研究了与临床结局的关联。接下来,我们推断了肿瘤微环境(TME)中的相互作用,并进行了transwell迁移实验进行功能验证。最后,我们在一例未经治疗的原发性PNET伴两个异时性肝转移的独特病例研究中探索了基因组和转录组进化。结果:一个富含神经/突触信号基因的恶性GEP与更差的总生存期、广泛的染色体杂合性缺失和端粒替代延长相关。另一富含VEGF信号的恶性GEP在我们的病例研究中随转移进展而增加。我们发现巨噬细胞来源的谷氨酸驱动巨噬细胞向免疫抑制表型极化,并激活恶性细胞中的MAPK/ERK通路以增加其迁移能力。结论:本研究提供了PNET中恶性、基质和免疫细胞类型和状态及其在TME中的相互作用以及与临床结局关联的详细单核转录组分类。PNET的精细分子分类可能有助于指导更有效生物标志物和治疗策略的开发。

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
胰腺神经内分泌肿瘤中恶性细胞状态及其与肿瘤微环境的相互作用如何影响临床结局?
核心机制
巨噬细胞来源的谷氨酸通过AMPA受体信号激活恶性细胞MAPK/ERK通路,促进迁移;同时驱动巨噬细胞M2极化,维持免疫抑制微环境。
主要证据
snRNA-seq鉴定恶性GEP(Malig-3和Malig-4),体外实验证明SOX4敲低降低Malig-3并抑制增殖,RELB敲低降低Malig-4和谷氨酸受体表达;transwell实验证明巨噬细胞谷氨酸促进迁移;外部队列中Malig-3高表达与不良生存相关。
研究意义
研究为PNET提供了精细的分子分类,可能指导更有效的生物标志物和治疗策略开发,尤其是针对谷氨酸代谢和VEGF信号的靶向治疗。

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

单核RNA测序分析

表征PNET肿瘤微环境中的细胞类型和恶性细胞状态

对18个未经治疗的PNET样本进行snRNA-seq,经过质量控制后获得108,562个高质量单核转录组。对15个原发非功能性PNET进行聚类和注释,确定恶性细胞和微环境细胞类型。

2

恶性细胞表达程序推断

识别共享的恶性细胞基因表达程序

对73,200个恶性细胞使用共识非负矩阵分解(cNMF),推断出23个稳健的GEP,其中7个为广义表达的GEP,包括Malig-3(神经/突触)和Malig-4(VEGF信号)。

3

临床关联分析

评估GEP与临床结局和基因组特征的相关性

通过Gamma混合效应回归模型分析GEP与基因组分组(Group 1/2/3)、临床行为(侵袭性/惰性)和ALT状态的关系;在外部bulk RNA-seq队列中分析GEP与总生存期的关系。

4

细胞系功能验证

验证Malig-3和Malig-4相关转录因子及GEP的功能

在QGP1细胞中通过CRISPR敲除SOX4和RELB,验证对Malig-3和Malig-4评分的影响,并检测细胞增殖和迁移能力。

5

细胞间相互作用推断与验证

预测和验证巨噬细胞与恶性细胞之间的谷氨酸信号

使用CellChat推断细胞间配体-受体相互作用,预测巨噬细胞通过谷氨酸信号与Malig-4细胞通讯;通过transwell迁移实验验证巨噬细胞来源谷氨酸对恶性细胞迁移的促进作用,并用谷氨酰胺酶抑制剂CB-839处理。

6

病例研究(P18)

追踪未经治疗的PNET进展过程中的基因组和转录组变化

对P18的原发肿瘤和两个异时肝转移灶进行snRNA-seq和全外显子组测序,分析拷贝数变异、体细胞突变、恶性GEP表达和微环境变化。

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
Chromium单细胞3'芯片(V3)10x Genomics--
NovaSeq 6000Illumina--
DMEM培养基Gibco--
RPMI培养基Gibco--
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
pLentiCRISPRv2载体GenScript--
psPAX2包装质粒Addgene12260
pMD2.G包膜质粒Addgene12259
聚乙烯亚胺----
Lenti-X 293T细胞Takara Bio USA--
RNeasy Plus Micro试剂盒Qiagen--
SuperScript IV反转录酶Invitrogen--
iTaq Universal SYBR Green预混液Bio-Rad--
CFX Opus 96孔实时PCR系统Bio-rad--
Incucyte SX5活细胞成像系统Sartorius--
Cy3标记的PNA探针PanageneF1002
Alexa Fluor 488标记的PNA探针PanageneF3012
DAPI荧光染料Sigma-Aldrich--
ProLong防淬灭封片剂Invitrogen--
CB-839(谷氨酰胺酶抑制剂)SelleckS7655
L-谷氨酸Abcamab120049
Differential Quik III染色试剂盒Electron Microscopy Sciences26096-25
12 μm孔径聚碳酸酯膜MilliporePIXP01250
Hoechst染色液InvitrogenH3570
CD68抗体Invitrogen14068882
GPNMB抗体Cell Signaling Technologies38313
CD86抗体Abcamab239075
FLT1抗体Proteintech13687-1-AP
CD163抗体(Alexa Fluor 647偶联)Abcamab218294
山羊抗小鼠Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA11001
驴抗兔Alexa Fluor 647二抗InvitrogenA31573
Nikon AXR共聚焦显微镜Nikon--

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
单核RNA测序
样本类型(原发/转移)、处理状态(未经治疗)、肿瘤分级、样本数量、测序平台、分析流程
阅读提示:Materials and Methods 部分:Human patient specimens 和 Nucleus isolation from frozen samples and single-nucleus RNA-seq
NMF推断
cNMF参数(k值、重复次数)、GEP稳健性标准(Jaccard相似度)、GEP注释方法
阅读提示:Materials and Methods 部分:Consensus non-negative matrix factorization
细胞培养
细胞系(BON1、QGP1)、培养基、FBS浓度、抗生素、传代次数、支原体检测
阅读提示:Materials and Methods 部分:Cell culture
CRISPR敲除
gRNA序列、载体、转染方法、细胞选择(嘌呤霉素浓度)、敲除验证方法
阅读提示:Materials and Methods 部分:CRISPR engineering, cDNA synthesis, qPCR
迁移实验
细胞系、细胞数量、血清饥饿时间、巨噬细胞来源、CB-839浓度、谷氨酸浓度、迁移时间、细胞计数方法
阅读提示:Materials and Methods 部分:Transwell migration assay
外部队列生存分析
数据集(PAEN-AU, Chan, EGA)、样本纳入标准、GEP评分方法、分组标准(中位数)、统计方法(log-rank)
阅读提示:Materials and Methods 部分:Bulk RNA-seq data analyses
病例研究(P18)
样本获取时间、WES测序方法、生物信息学流程(比对、突变鉴定、拷贝数分析)
阅读提示:Materials and Methods 部分:Whole-exome sequencing and processing