食管鳞状细胞癌中的CCR7:来自单细胞和批量转录组测序的鉴定

CCR7 in esophageal squamous cell carcinoma: an identification from single-cell and bulk transcriptome sequencing.

作者信息Yang Yu, Qian Zhao, Hongguang Cui, Liang Song
PMID39953263
发布时间2025-02-14
DOI10.1007/s12672-025-01927-3

实验完整度

包含scRNA-seq和TCGA数据分析及体外细胞实验(CCK-8、EdU、迁移实验、巨噬细胞极化检测),但缺乏动物模型等体内验证。

主要模型

ESCC细胞系KYSE-410、TE-13 食管上皮细胞Het-1A 人食管上皮细胞HEEC 巨噬细胞系RAW264.7

重点核对

CCR7在ESCC细胞系KYSE-410和TE-13中的表达水平 CCR7敲低对ESCC细胞增殖、迁移和存活的影响 CCR7配体CCL19和CCL21在ESCC细胞中的表达 共培养体系中相关信号分子(RAS、PIK3CA、AKT1等)的表达变化 CCR7敲低对巨噬细胞M1/M2极化的影响

摘要

背景:考虑到CC趋化因子受体7型(CCR7)在多种肿瘤中的参与,我们当前研究的目的是揭示CCR7在食管鳞状细胞癌(ESCC)中的具体机制。方法:我们基于基因表达综合数据库(GEO)处理了单细胞RNA测序数据,利用Seurat软件进行过滤和注释以获得不同的细胞类型。收集了与基因本体生物学过程和Hallmark相关的基因,并量化了单细胞和TCGA-ESCA中感兴趣基因的富集。此外,上传了与CCR7和KRAS信号上调相关的基因以构建蛋白质-蛋白质相互作用网络。纳入了一系列细胞实验来测试CCR7在ESCC细胞中的作用。结果:28,281个细胞被分类为4种非免疫细胞类别(上皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞)和6种免疫细胞类别(肥大细胞、浆B细胞、B细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、NK/T细胞)。CCR7在ESCA的上皮细胞中明显高表达,并且与KRAS信号上调、炎症反应和通过NFKB的TNFA信号正相关,其中CCR7与KRAS信号上调之间的相关性最为显著。同时,观察到KRAS信号上调与上皮细胞迁移的正调控之间存在正相关。12个共同基因与KRAS信号上调和上皮细胞迁移的正调控相关,其中3个(SOX9、FLT4和HDAC9)在TCGA-ESCA的M1组中高表达。此外,CCR7及其配体CCL19和CCL21在ESCC细胞中表达较高,并且看到免疫反应相关细胞因子水平增加。CCR7敲低减少了迁移和增殖以及巨噬细胞M2极化。结论:CCR7在ESCC中高表达,并与KRAS信号上调正相关,这可能有助于ESCC细胞的迁移。

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
CCR7在食管鳞状细胞癌中的具体机制及其对肿瘤细胞迁移和增殖的影响
核心机制
CCR7通过激活KRAS信号通路促进ESCC细胞迁移
主要证据
scRNA-seq和TCGA-ESCA数据分析显示CCR7与KRAS信号上调正相关;体外实验证明CCR7敲低抑制ESCC细胞迁移和增殖,并影响巨噬细胞极化
研究意义
CCR7可能在ESCC进展中起关键作用,并有望作为ESCC诊断和预后的潜在生物标志物,为靶向治疗提供新方向

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RNA测序数据分析

鉴定ESCC组织中不同细胞类型,并分析CCR7的表达模式

从GEO数据库获取GSE196756数据集,使用Seurat包进行细胞过滤、降维、聚类和注释,鉴定出10种主要细胞谱系,并分析CCR7在各细胞类型中的表达。

2

基因集富集分析

评估CCR7与KRAS信号上调等通路的相关性,以及KRAS信号与细胞迁移的相关性

使用MSigDB的Hallmark和GO-BP基因集,通过Spearman相关分析CCR7与各通路评分的相关性,并使用AUCell和ssGSEA计算富集分数。

3

蛋白质-蛋白质相互作用网络构建

识别与CCR7相互作用的KRAS信号相关基因

将与CCR7和KRAS信号上调相关的基因上传至STRING数据库,构建PPI网络,筛选与CCR7相互作用的基因。

4

细胞培养与CCR7敲低

在体外验证CCR7对ESCC细胞功能的影响

培养ESCC细胞系(KYSE-410、TE-13)和正常食管上皮细胞Het-1A,通过siRNA转染敲低CCR7,进行后续功能实验。

5

细胞功能检测

检测CCR7敲低对ESCC细胞存活、增殖和迁移的影响

通过CCK-8实验检测细胞存活,EdU实验检测增殖,Transwell实验检测迁移。

6

免疫应答和巨噬细胞极化检测

评估CCR7对免疫相关细胞因子表达和巨噬细胞极化的影响

将ESCC细胞或Het-1A细胞与HEEC细胞共培养,检测免疫相关基因(IL1B、IL4、IL10)表达,并通过免疫荧光检测巨噬细胞标志物CD86(M1)和CD206(M2)的表达。

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
DMEM培养基SolarbioD6540
牛血清SolarbioS9020
青霉素-链霉素iCelliCell-15140-122
Lipofectamine 2000转染试剂盒ThermoScientific11668027
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
BeyoClick™ EdU细胞增殖试剂盒(Alexa Fluor 594)BeyotimeC0078S
Transwell小室----
F4/80抗体ThermoScientificMF48021
CD86抗体Novus BioNBP2-34569AF488
CD206抗体ThermoScientific53-2061-82
二抗Abcamab6708
DAPIThermoScientific62248
Trizol试剂ThermoScientific15596-026
cDNA合成试剂盒BeyotimeD7180S
SYBR Green qPCR预混液BeyotimeD7260
Light Cycler 96实时荧光定量PCR仪Roche--
酶标仪Bio-Rad--
倒置显微镜Olympus--
荧光显微镜Olympus--

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
单细胞RNA测序数据分析
数据集GSE196756、细胞过滤参数(基因数200-8000、线粒体基因比例<10%)、聚类参数(dims=1:30, resolution=0.1)
阅读提示:Methods: ESCC scRNA-seq data collection; Cell filtering, dimensionality reduction, clustering and annotation
基因集富集分析
CCR7表达>0的细胞、相关系数及P值
阅读提示:Methods: Collection of genes related to GO-BP and Hallmark; Quantification on the enrichment of interested genes within single cell
细胞培养与CCR7敲低
细胞系来源、siRNA转染条件(Lipofectamine 2000、48小时)、培养基成分
阅读提示:Methods: Cell culture and intervention
细胞功能检测
细胞接种密度、检测时间点(12、24、36小时)、EdU孵育时间、迁移实验时间
阅读提示:Methods: Cell survival assay; EdU test; Cell migration assay
免疫应答和巨噬细胞极化检测
共培养方案、抗体浓度(1:500)、孵育条件
阅读提示:Methods: Macrophage polarization determination via immunofluorescence