单细胞分析揭示胃印戒细胞癌的细胞学和免疫微环境特征

Single-cell analysis of gastric signet ring cell carcinoma reveals cytological and immune microenvironment features.

作者信息Weizhu Zhao, Yanfei Jia, Guangyu Sun, Haiying Yang, Luguang Liu, Xianlin Qu, Jishuang Ding, Hang Yu, Botao Xu, Siwei Zhao, Ligang Xing, Jie Chai
PMID37225691
发布时间2023-05-24
DOI10.1038/s41467-023-38426-4

实验完整度

高

包含scRNA-seq发现队列与IHC验证队列等至少两个独立证据层级,并进行了细胞鉴定、功能验证及机制通路分析。

主要模型

胃印戒细胞癌(GSRC)组织样本 中/低分化腺癌(M/PDA)组织样本 癌旁组织样本 MKN-45细胞系 NUGC4细胞系

重点核对

患者分组依据:分化程度和印戒细胞含量 scRNA-seq发现队列:13例胃癌患者的癌组织和5例癌旁组织 IHC验证队列:GSRC(n=30)和M/PDA(n=30)样本 细胞培养:MKN-45和NUGC4细胞系,RPMI-1640培养基,10% FBS,37°C,5% CO2 抗体浓度:anti-EpCAM(1:400)、anti-TTF1(1:1000)、anti-TTF2(1:100)、anti-MUC5AC(1:200)、anti-MUC6(1:50)、anti-JCHAIN(1:1000)、anti-MSMB(1:200)、anti-CD74(1:1000)、anti-FOXP3(1:400)、antiKLRD1(1:100)

摘要

胃印戒细胞癌(GSRC)是胃癌(GC)的一种特殊亚型,与不良预后相关,但目前缺乏对GSRC深入、系统的研究。在此,我们进行单细胞RNA测序来评估GC样本。我们鉴定了印戒细胞癌(SRCC)细胞。微精蛋白-β(MSMB)可用作指导鉴别中/低分化腺癌和印戒细胞癌(SRCC)的标志基因。SRCC细胞中上调的差异表达基因主要富集在异常激活的癌症相关信号通路和免疫应答信号通路中。SRCC细胞也显著富集在丝裂原活化蛋白激酶和雌激素信号通路中,这两者可以通过正反馈环相互作用并相互促进。SRCC细胞显示出较低的细胞粘附能力和较高的免疫逃逸能力,以及免疫抑制性微环境,这可能与GSRC相对较差的预后密切相关。总之,GSRC表现出独特的细胞学特征和独特的免疫微环境,这可能有利于准确的诊断和治疗。

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
胃印戒细胞癌(GSRC)在细胞学和免疫微环境方面与中/低分化腺癌(M/PDA)有何差异?
核心机制
SRCC细胞中上调的差异表达基因主要富集在异常激活的癌症相关信号通路和免疫应答信号通路,且MAPK和雌激素信号通路可相互作用形成正反馈环。
主要证据
通过scRNA-seq分析149,782个单细胞,鉴定SRCC细胞;利用GSEA、GSVA、InferCNV、CNV评分等多种方法验证;通过IHC和细胞系实验验证MSMB表达及B细胞和T细胞浸润特征。
研究意义
该研究为GSRC的准确诊断和治疗提供了潜在的资源和新思路,MSMB可作为鉴别SRCC和M/PDA的标志物。

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

单细胞转录组图谱构建

获取胃癌及癌旁组织的单细胞转录组数据,识别主要细胞类型。

对13例胃癌患者的癌组织和5例癌旁组织进行scRNA-seq,共获得149,782个单细胞转录组,通过聚类分析识别出8种主要细胞类型。

2

恶性上皮细胞鉴定与验证

准确鉴定SRCC细胞和M/PDA细胞,并验证其恶性特征。

通过聚类分析将上皮细胞分为5个亚群,结合组织来源和多种验证方法(癌症相关评分、InferCNV、CNV评分、GSVA)鉴定出SRCC细胞和M/PDA细胞。

3

SRCC细胞特征分析

揭示SRCC细胞的分子特征和潜在标志物。

对SRCC细胞亚群进行差异表达基因分析、GSEA通路富集分析,并验证MSMB作为潜在标志基因的表达。

4

M/PDA与SRCC细胞差异比较

比较M/PDA与SRCC细胞在信号通路和功能上的差异。

分析M/PDA和SRCC细胞的差异表达基因及通路富集,比较细胞增殖、粘附、免疫监视和免疫逃逸能力。

5

免疫微环境分析

比较M/PDA与GSRC中B细胞和T细胞的浸润特征。

对B细胞和T细胞进行亚聚类分析,比较不同亚群在M/PDA和GSRC中的比例,并通过IHC验证关键亚群。

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
10x Genomics Chromium 单细胞3'试剂盒(V3)10x Genomics--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
RPMI-1640培养基HyClone--
胎牛血清(FBS)Hangzhou Sijiqing Co., Ltd.--
TRIzol试剂Invitrogen--
DNase ITaKaRa--
2100生物分析仪系统Agilent Technologies, Inc.--
ND-2000分光光度计NanoDrop Technologies--
TruSeq RNA样品制备试剂盒Illumina Inc.--
SuperScript双链cDNA合成试剂盒Invitrogen--
Phusion DNA聚合酶NEB--
HistoMouse SP广谱DAB试剂盒Invitrogen--
抗EpCAM抗体Biossbs-0593R
抗TTF1抗体PROTEINTECH GROUP66034-1-IG
抗TTF2抗体PROTEINTECH GROUP13722-1-AP
抗MUC5AC抗体ServicebioGB14112
抗MUC6抗体ServicebioGB14113
抗JCHAIN抗体Biossbsm-60277R
抗MSMB抗体Biossbs-19185R
抗CD74抗体ServicebioGB121179
抗FOXP3抗体ServicebioGB11093
抗KLRD1抗体Affinity BiosciencesDF6773
MKN-45细胞系Nanjing Kebai Biotechnology Co., LtdCBP60488
NUGC4细胞系Nanjing Kebai Biotechnology Co., LtdCBP60493
Countess II自动细胞计数器----

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
患者样本收集与分组
患者纳入标准、分组依据(分化程度和印戒细胞含量)、样本量
阅读提示:Methods中Human specimens部分
单细胞测序
组织解离方法、细胞活力、上样细胞数、试剂盒版本、测序平台、测序深度、数据过滤参数
阅读提示:Methods中Tissue dissociation和10X Genomics Chromium library and sequencing部分
细胞系实验
细胞系来源、培养条件、STR鉴定、支原体检测
阅读提示:Methods中Cell culture部分
免疫组织化学
抗体种类、稀释比例、抗原修复方法、评分标准
阅读提示:Methods中Immunohistochemistry部分
生物信息学分析
软件版本、参数设置(如PCA使用前10个PC)、数据库版本
阅读提示:Methods中CellRanger软件和Seurat软件部分