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本文是由瑞典一研究团队今年8月发表在Molecular Cancer上的文章，影响因子27.7。本文利用了单细胞结合转录组的方法，并结合了少量的基础性实验，全面揭示了人类神经母细胞瘤的恶性前多能施万细胞前体（SCP）样亚克隆。而且本研究中所用到的单细胞及转录组数据均来源于GEO数据哦~经费有限的小伙伴们快学起来！
1.本文通过单细胞多组学技术对人类神经母细胞瘤样本进行了深入分析。这种方法允许研究人员同时评估基因型和表型，为肿瘤细胞异质性和克隆发展提供了前所未有的分辨率。
2.本文首次识别出了一种之前未被充分认识的异常SCP样细胞亚群，这些SCP样细胞被认为是神经母细胞瘤中的一个新特征。
3.本文为神经母细胞瘤肿瘤发展和演化提供了新见解，特别是关于肿瘤是如何从早期的SCP样细胞状态发展而来，对理解神经母细胞瘤的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义。
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题目：联合单细胞遗传学和转录组学分析揭示了人类神经母细胞瘤的恶性前scp样亚克隆
期刊：Molecular Cancer
影响因子：27.7
发表日期：2024年8月
公众号回复“123”领取原文PDF，文献编号：20241101
研究背景
神经母细胞瘤（NB）是一种异质性胚胎恶性肿瘤，也是婴儿期最致命的肿瘤。这是一种复杂的疾病，可能导致不同的临床结果。在一些儿童中，肿瘤会自发消退。其他人对现有治疗反应良好。但对于约占所有患者40%的高危人群来说，尽管在基础和临床研究方面进行了合作，但预后效果仍然不好。虽然其确切的细胞起源仍存在争议，但NB被认为源自神经嵴细胞谱系，包括多能施万细胞前体 (SCP)，其分化为交感肾上腺细胞状态，最终产生嗜铬细胞和交感母细胞。
研究思路
本研究利用单细胞多组学对人类肿瘤样本进行了单倍型特异性分析，包括对分选的单细胞进行联合 DNA/RNA 测序 (DNTR-seq)。同时使用免疫荧光染色和荧光原位杂交(FISH)对样品进行评估。
主要结果
1.人神经母细胞瘤的细胞异质性
研究利用单细胞RNA测序探究不同临床风险组、年龄和遗传亚群的肿瘤样本的NB细胞异质性，研究发现在18个NB 样本中共产生了86796个高质量细胞（图1A）。为了解非免疫 NB细胞群与正常肾上腺发育的关系，研究者将本研究中数据与已报道人类胎儿肾上腺细胞数据集进行了比对。研究结果表明肾上腺素能NB细胞与胎儿交感母细胞以及某种程度上的嗜铬细胞非常相似，而基质细胞与胎儿间充质细胞相似（图1B）。
2.具有非整倍性的SCP样神经母细胞瘤细胞代表假定的癌前细胞群
研究通过拷贝数变异（CNV）检测揭示了大量SNP阵列数据强烈支持的特定基因组改变，显示了高精度的匹配图谱。研究发现肾上腺素能细胞一致被鉴定为恶性（图1C），而周细胞、免疫和内皮细胞则被归类为正常细胞，未检测到任何CNV和任何明显的恶性间充质细胞亚克隆（图1C）。
图1 单个神经母细胞瘤细胞的多组学CNV鉴定亚克隆结构和携带全染色体增益的异常SCP样群体
变异分析揭示了在这个肿瘤样本中存在四个不同的克隆。克隆1反映了没有 CNV的非恶性基质细胞，而其余克隆被预测为恶性；克隆2由具有全染色体增益的SCP样细胞组成；克隆3和克隆4在UMAP嵌入中形成不同的簇，并以高度一致性共享17号染色体的增益（图1D-F）。DNTR-seq数据的聚类分析显示了不同的间充质细胞和SCP样细胞在UMAP嵌入上彼此直接相邻，表明转录相似性（图1G）。研究者发现SCP样细胞和肾上腺能细胞在基因表达上具有相似性，但在某些样本中，如THA004，它们在转录组上是相似的，表明它们可能代表了肿瘤发展的不同阶段或克隆演化的路径（图1H）。此外，研究者观察到一个低风险的NB样本，其具有清晰的类似SCP的亚克隆，具有唯一的全17号染色体增益（图1I-J）。
3.具有异常SCP的神经母细胞瘤的肿瘤系统发育
研究通过计算单细胞中单倍型的数量对染色体失衡状况进行评估。结果表明SCP样克隆和肾上腺素克隆具有共同的祖先，第8、10和17号染色体的获得是肿瘤发展的起始事件。6号染色体的增加是“镜像的”，表明在肿瘤发展的后期阶段，两个群体获得了相反的染色体，SCP样细胞不太可能是样本中肾上腺素能肿瘤细胞的直接前体，而是代表平行的克隆进化（图1K）。
4.神经母细胞瘤中异常SCP样细胞的验证
研究者通过正交方法验证异常SCP样细胞的存在。靶向17号染色体的荧光原位DNA杂交(FISH)与免疫荧光蛋白染色结果表明17号染色体（PPM1D基因座，17q23.3）的数值增加被确定为癌前SCP样细胞的常见畸变。通过SNP阵列评估，发现选择用于染色的样品均显示17q畸变（图2A）。
5.异常SCP样细胞保留其发育神经相关生态位
研究通过scRNAseq数据与已发表的人类肾上腺发育数据集进行比对，确认了NB相关 SCP 样细胞的SCP样身份（图1B）。研究发现NB中的绝大多数SOX10+细胞位于靠近 NF200+神经丝的位置，这一结果也在DNA-FISH 染色中观察到（图2B）。此外，研究发现SOX10+细胞表达ERBB3，配体NRG1在SOX10+细胞附近表达，表明这个关键的SCP生态位在NB中得以保留（图2D）。
图2 神经母细胞瘤中异常SCP样细胞保留了关键的发育生态位特征，并表现出与增殖和免疫调节减弱相关的转录组表型
6.恶变前的SCP样细胞表达增殖、凋亡和非免疫调节表型的基因程序
为了描述不同SCP群体的功能差异，研究者将样本NB26的异常SCP样细胞与非恶性NB相关SCP样细胞和正常胎儿SCP进行了比较，结果表明所有三种细胞类型均表达关键的 SC 标记基因，如 SOX10、ERBB3等（图2E）。同时发现异常的SCP样细胞表现出独特的表达特征和更高的增殖评分（图2E、F）。非恶性、NB相关的SCP样细胞通过MHC II类和T细胞细胞毒性富集与抗原呈递相关的基因表达程序（图2H）。但与NB相关的非恶性细胞不同，异常的NB相关SCP样细胞不表达MHC II类基因（图2H），并且只有一个亚组分表达MHC I类分子。研究表明正常胎儿SCP的特征是与神经系统发育和细胞分化相关的基因表达程序（图2I），但也有细胞死亡调节，作为发育干细胞的固有程序。
文章小结
本研究在单细胞水平上分析了NB的转录组学和基因组异质性，扩大了NB细胞状态的表型谱，并考虑到SCP在发育过程中的多能性，认为胎儿SCP的转化可能代表了以17号染色体畸变为特征元素的NB肿瘤发生的一种可能机制。本文的研究思路是不是很简单，生信分析结合一些基础实验就得到了一篇27分+的文章，复现容易，而且所用到的数据来源于GEO数据库，特别适合经费不足但又想发高分文章的小伙伴们，思路匮乏或者技术上有困难就来找小薇师姐吧，方案设计、数据分析、服务器租赁这里统统帮你搞定！
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