单细胞和批量RNA测序数据的整合分析用于发现神经母细胞瘤中衰老TAM的预后特征

Integrative analysis of single-cell and bulk RNA sequencing data for discovery of senescent TAMs prognostic characteristics in neuroblastoma.

作者信息Sitong Qiu, Youyang Hu, Yiming Wang, Hua Xian, Qiyou Yin
PMID41491450
发布时间2026-01
DOI10.1186/s12885-025-15517-7

实验完整度

包含scRNA-seq分析、预后模型构建与多队列验证、体外细胞实验(EIF5敲低)等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y 人神经母细胞瘤细胞系IMR32 人单核细胞系THP-1 神经母细胞瘤患者样本(scRNA-seq数据)

重点核对

GSE147766数据集中4个原发NB样本,经质量控制(线粒体基因>20%排除,核糖体基因<60%排除) THP-1细胞用含5% TCM的条件培养基预处理24-48小时 慢病毒转染shRNA敲低EIF5,用2 µg/ml嘌呤霉素筛选至少一周 CCK-8、集落形成和Transwell实验检测肿瘤细胞增殖和迁移 Western blot和qRT-PCR验证EIF5、p21、p16的表达

摘要

背景:肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)包含异质性亚型,在肿瘤免疫中具有背景依赖性功能。尽管巨噬细胞衰老影响多种疾病,但其在神经母细胞瘤(NB)进展中的作用尚不明确。方法:分析了来自NB样本(GEO: GSE147766)的单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据,以鉴定TAM亚型。通过拟时序轨迹、细胞间通讯和功能实验表征衰老相关特征。使用Cox/LASSO回归开发了预后模型,并在独立队列(TARGET-NBL, E-MTAB-8248)中验证。比较了风险组之间的药物敏感性和免疫微环境差异。体外验证评估了EIF5在TAM衰老和NB进展中的作用。结果:我们鉴定了一个衰老TAM亚群(C0),表现出混合M1/M2状态,以M2样特征为主。拟时序分析揭示了从非衰老TAM(C1)的分化,伴随LILRB1、LILRB2、IL10和CXCL8的上调。一个7基因预后特征(AMD1, ARL4A, BRD2, DDX3X, EIF5, SLC43A2, ZEB2)将患者分为具有不同生存期的风险组(P < 0.001)。高风险患者表现出抗肿瘤免疫受损(CD8+ T细胞减少,TIDE评分升高)和不同的药物敏感性。EIF5敲低抑制了巨噬细胞中的衰老标志物(p21/p16),并抑制了NB细胞增殖/迁移。结论:衰老TAM影响NB免疫抑制和进展。EIF5是TAM衰老的关键调节因子和潜在治疗靶点。我们的风险模型可能指导临床分层和靶向干预。

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
巨噬细胞衰老在神经母细胞瘤进展和预后中的作用及其机制是什么?
核心机制
衰老TAM通过上调LILRB1/LILRB2、IL-10和CXCL8等免疫抑制因子,以及增强与T/NK/B细胞的通讯,建立免疫抑制微环境,促进肿瘤进展;EIF5通过调控巨噬细胞衰老(影响p21/p16)促进NB细胞增殖和迁移。
主要证据
基于scRNA-seq鉴定了衰老TAM亚群(C0),其表达细胞周期阻滞标志物(p21/p16/p19)和SASP因子;功能实验显示EIF5敲低降低巨噬细胞衰老标志物并抑制NB细胞增殖和迁移;7基因预后模型在多个独立队列中验证了生存差异。
研究意义
研究揭示衰老TAM在NB免疫抑制和进展中的关键作用,EIF5可能成为潜在治疗靶点,风险模型可能指导临床分层和靶向干预。

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

单细胞转录组数据分析

鉴定神经母细胞瘤肿瘤微环境中的免疫细胞类型和衰老相关特征。

对GSE147766数据集的4个肿瘤样本进行质量控制,去除线粒体基因>20%和核糖体基因<60%的细胞,使用Seurat聚类和SingleR注释细胞类型。

2

巨噬细胞亚群分析

表征巨噬细胞亚群及其衰老表型。

对巨噬细胞进行亚聚类,鉴定衰老TAM(C0)和非衰老TAM(C1),比较衰老标志物表达和功能富集。

3

拟时序轨迹分析

推断巨噬细胞分化过程。

使用Monocle进行拟时序轨迹重建,发现C1向C0分化,伴随LILRB1、LILRB2、IL-10和CXCL8表达上调。

4

预后模型构建与验证

基于衰老相关基因构建预后模型并验证其预测能力。

通过单变量Cox和LASSO回归筛选7个基因,计算风险评分,在训练集和验证集中评估生存差异。

5

体外实验验证EIF5功能

验证EIF5对巨噬细胞衰老和肿瘤细胞行为的影响。

使用shRNA敲低THP-1细胞中的EIF5,用条件培养基处理肿瘤细胞,检测增殖、克隆形成和迁移。

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
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素-两性霉素B溶液----
嘌呤霉素Beyotime--
CCK-8试剂盒New Cell & Molecular--
RIPA裂解液Epizyme Biotech--
Immobilon-P膜Millipore--
脱脂奶粉Beyotime--
NcmSpin RNA快速纯化试剂盒New Cell & Molecular--
Hiscript III RT Super MixVazyme--
肿瘤细胞条件培养基----
巨噬细胞条件培养基----

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
单细胞数据分析
样本来源、质量控制标准(线粒体基因>20%排除,核糖体基因<60%排除)、聚类参数
阅读提示:Materials and methods: 数据获取与处理、质量评估和细胞表型
巨噬细胞亚群鉴定
衰老标志物表达阈值(FDR<0.05,|log2FC|>0.25)、亚群定义
阅读提示:Results: 巨噬细胞亚群划分和功能分析
预后模型构建
训练集和测试集划分(n=248和245)、LASSO回归参数、风险评分公式
阅读提示:Materials and methods: 构建和验证衰老相关基因预后特征
体外细胞实验
THP-1预处理条件(5% TCM,24-48小时)、慢病毒转染和筛选(嘌呤霉素2 µg/ml)、肿瘤细胞处理(MCM浓度)、检测时间点(如CCK-8、Transwell 36小时)
阅读提示:Materials and methods: 细胞和细胞培养、THP-1细胞预处理和慢病毒转染、制备MCM、评估肿瘤细胞增殖和克隆能力、Transwell实验
基因表达检测
抗体信息(Supplementary Table 5)、引物序列(Supplementary Table 6)、内参(GAPDH)
阅读提示:Materials and methods: Western blot和RNA提取和qRT-PCR