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转录组在各类组学工具中一直处于“万金油”的地位，随着测序价格越来越亲民，转录组无疑成为了各类生物学问题研究的入门组学，那么作为组学工具“万能搭子”的转录组，都能和哪些组学“贴贴”一起研究呢？今天为各位老师带来三篇项目文章案例，详细说说RNA表达差异和其他组学工具形成的测序“组合拳”。
脊索瘤分泌CCL5招募极化肿瘤相关巨噬细胞以促进恶性进展
英文题目：Chordoma recruits and polarizes tumor-associated macrophages via secreting CCL5 to promote malignant progression[1]合作单位：北京大学人民医院发表期刊：Journal for ImmunoTherapy of Cancer ![]()
脊索瘤是一种极其罕见但是具有局部侵袭性的间充质组织恶性骨肿瘤，发病率仅有0.8例每百万人，脊索瘤的特点是局部复发率高 （43%-85%），临床管理困难，目前还没有针对脊索瘤治疗的首选干预措施，肿瘤免疫微环境 （TIME） 可以增强肿瘤细胞的恶性能力，促进免疫逃逸和调节细胞外基质 （ECM） 成分；因此，针对TIME的研究在各类肿瘤中发现了不同的治疗靶点，但脊索瘤 TIME 及其与肿瘤细胞的相互作用仍然难以捉摸，这极大地阻碍了靶向治疗和免疫治疗的发展，本研究旨在探索脊索瘤免疫微环境中的细胞相互作用并提供新的治疗靶点。材料：5 例脊索瘤手术切除组织，THP-1 细胞系及健康供体PBMC分离巨噬细胞，来源5例脊索瘤患者组织构建的类器官组织。方法：光谱流式细胞术+qPCR+WB+全外显子测序等该研究通过光谱流式细胞术对来源5例脊索瘤患者的手术切除组织样本进行解离并构建光谱流式细胞术图谱。对每种免疫细胞亚型的进一步分析显示，M2 巨噬细胞 （CD206 阳性，15.69%） 显著高于其 M1 对应物 （CD86 阳性，4.84%），因此构成了最突出的肿瘤浸润免疫抑制亚型。使用 mIF 染色以全面表征脊索瘤 TIME 内的免疫细胞浸润和空间分布，发现T细胞是肿瘤浸润免疫细胞中最突出的类型，主要存在于肿瘤的纤维隔中。结合光谱流式细胞术结果，M2 巨噬细胞不仅占脊索瘤浸润免疫细胞的很大一部分，而且还能打破物理屏障并在肿瘤细胞附近积累，说明 M2 巨噬细胞在脊索瘤恶性进展中的重要作用。通过流式细胞术探讨了脊索瘤细胞对巨噬细胞的影响，观察到 CD206 阳性巨噬细胞的比例增加，这表明脊索瘤细胞可以促进巨噬细胞极化为 M2 TAM，然后建立有利于脊索瘤进展的免疫抑制微环境；细胞因子和趋化因子在驱动癌症发展、转移和治疗耐药性的细胞间通讯中起着核心作用，通过 qPCR 评估了参与肿瘤-巨噬细胞相互作用的 11 种细胞因子的表达，结果表明，脊索瘤细胞分泌的 CCL5 可能在与巨噬细胞的细胞间通讯中起关键作用。外源性 CCL5给药实验验证了，CCL5通过CCR5受体作用于脊索瘤细胞和巨噬细胞，促进脊索瘤的EMT和迁移侵袭，并诱导巨噬细胞极化为M2型。构建脊索瘤患者来源的类器官并利用全外显子组测定验证了类器官样本与患者组织的一致性，之后对类器官进行 CCR5 拮抗剂MVC的药物敏感度测试，发现在脊索瘤小鼠模型和患者来源的类器官模型中，MVC均表现出显著的抗肿瘤作用。因此，该研究表明，CCL5-CCR5轴在脊索瘤的恶性进展和巨噬细胞调控中发挥着重要作用，是脊索瘤治疗的潜在靶点。MVC作为CCR5拮抗剂，有望成为一种治疗脊索瘤的有效药物。![]()
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该研究中用到了光谱流式细胞术构建细胞亚型图谱，并利用大量伤口愈合实验、细胞转移实验及流式细胞术等筛选查找细胞通讯关系，这部分实验可以考虑用单细胞转录组替换，可以得到更加精细的细胞亚型表达图谱，并快速在生信层面进行细胞通讯分析以便初步筛选可能存在的细胞通讯相关信号，另外qPCR部分也可以进行转录组测序以便筛选更多潜在的关键基因。全外显子在本文中主要用来证明类器官的可靠性，为后续的药物敏感度测试奠定了基础，这与常规转录组学用于验证基因组突变后的基因表达情况不同，为不同组学工具的灵活使用提供了新的思路。
PLC/PRF/5细胞系中HBV整合的多组学全景分析
英文题目：Multi‐omics panoramic analysis of HBV integration,transcriptional regulation, and epigenetic modifications in PLC/PRF/5 cell line[2]合作单位：北京大学基础医学院
发表期刊：Journal of Medical Virology![]()
2019年，全球约有2.96亿人患有慢性HBV感染，导致超过82万人死亡。1HBV感染宿主的肝细胞后，不仅在细胞核内产生共价闭合环状DNA（cccDNA），而且会将其双链线性DNA（dslDNA）整合到人类基因组中，整合的HBV会导致患者染色体结构不稳定，继而允许病毒蛋白的转录和翻译，因此，整合HBV DNA的清除或转录沉默对于实现慢性乙型肝炎患者的功能性治愈和降低肝细胞癌发展的风险至关重要。PLC/PRF/5细胞系通常用作研究HBV整合的体外模型。方法：ONT全长转录组测序分析+WGBS/ATAC-seq/CHIP-seq数据分析采先前的研究表明，整合的HBV DNA有表达HBsAg和截断HBx蛋白的潜力，最终触发肝细胞癌（HCC）。转录组结果表明，保存整合的HBV DNA片段上的启动子对整合的HBV DNA的转录表达至关重要，此外，即使启动子完全保存，在不同位点上整合的HBV DNA的转录水平也存在显著差异。这表明宿主因子可能影响整合的病毒启动子序列之外的HBV DNA的转录活性。结合ATAC数据表明，染色质开放性整体结果与转录活性差异相关性不显著，但是包括NFYC、KLF15、FOS、JUN和JUNB在内的一些转录因子可能在HBV整合位点周围发挥作用，WGBS结果表明，HBV基因组整合到宿主基因组后被甲基化以抑制转录，而甲基化修饰是影响整合HBV复制的重要机制，综合CHIP-seq结果证实了整合HBV DNA的结构、甲基化水平以及H3K4me3和H3K9me3组蛋白的修饰水平影响整合HBV DNA的转录。这些结果表明，整合HBV DNA的表观遗传修饰调控可能导致转录沉默，为提高CHB患者的功能治愈率，同时降低肝癌的发生率提供了新的见解。![]()
该研究中转录组部分是使用三代测序技术，借助三代全长转录组长读长的优势对病毒宿主整合转录本水平定量进行分析，并通过验证证明其准确性，另外借助公共WGBS、ATAC-seq、CHIP-seq数据对整合 HBV DNA 转录背后可能存在的表观调控方式进行了整体的探讨，由于转录调控本身具有时空特异性，其背后具有复杂的调控网络，如果结合转录组对同组样本进行各类表观组学的测序分析，或许能够发现更多潜在的调控方式。星形胶质细胞来源乳酸通过促进蛋白质乳酸化加重小鼠缺血性卒中脑损伤英文题目：Astrocyte-derived lactate aggravates brain injury of ischemic stroke in mice by promoting the formation of protein lactylation[3]合作单位：成都中医药大学影响因子：12.4
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代谢紊乱引发的缺血性脑损伤是缺血性脑卒中与其他脑部疾病的主要区别之一，神经胶质细胞（如星形胶质细胞）通过不依赖氧气的糖酵解为神经元供能，并产生乳酸，有研究表明在再灌注阶段补充乳酸可以为缺血性中风提供神经保护，这可能是作为能量底物的形式，然而，在缺血阶段积累的乳酸是否具有神经保护作用在很大程度上仍然是未知的，因为乳酸在缺氧条件下不能进一步代谢以产生能量。有证据表明，乳酸可以作为蛋白质赖氨酸乳酰化（Kla）的反应底物，但 Kla 蛋白是否也参与调节缺血期的脑损伤仍有待研究，本研究旨在探讨缺血期乳酸积累在调节缺血性脑卒中脑损伤中的作用和机制。材料：正常小鼠、乳酸脱氢酶抑制剂草酸酯预处理的缺血造模小鼠以及缺血+L-乳酸处理的小鼠各自脑组织；蛋白质印迹（WB）、免疫组化以及尼氏染色等实验结果证明，草酸盐预处理显着减少了缺血阶段小鼠的神经元死亡，并且脑水肿和缺血/再灌注脑的组织学结构改变得到缓解，表明在缺血阶段抑制糖酵解途径或乳酸产生显示出对缺血性卒中的神经保护作用。而乳酸预处理治疗显着加剧了缺血阶段的神经元死亡和神经胶质细胞激活，使缺血/再灌注脑的脑水肿和组织学结构改变显着恶化，表明脑乳酸增加是慢性肝病大鼠脑水肿发展的关键，综合证明，脑缺血引起的脑乳酸水平升高会加重缺血性脑损伤，导致缺血性卒中预后不良。用乳酸处理的缺血性脑样本中上调基因的GO富集结果主要集中在炎症、凋亡信号通路、神经元死亡等代谢功能中，而下调基因集中在突触功能的调节、Wnt 信号通路、对缺氧的反应、Notch 信号通路和神经元凋亡过程的正调节等生物过程中，这与乳酸预处理处理加剧神经元死亡的结果一致，星形胶质细胞（A1）和小胶质细胞（M1）标志基因的表达结果显示，脑缺血仅对 A1 有显著诱导反应，表明反应性星形胶质细胞是缺血期对脑乳酸水平升高做出反应的主要神经胶质细胞，这可能与活化的小胶质细胞释放促进 A1 星形胶质细胞转变的炎症因子有关，即转录组结果说明了归因于脑乳酸水平升高的缺血性脑损伤的显着恶化可能与诱导的神经元死亡和 A1 星形胶质细胞密切相关。泛抗原抗体和WB结果表明蛋白质 Kla 水平明显升高可能与缺血性中风后脑乳酸水平升高引起的脑损伤有关。对对照组小鼠、缺血阶段、再灌注阶段小鼠脑组织进行乳酸化蛋白质组检测发现，缺血后所有显着变化的蛋白 Kla 水平均上调，而再灌注大脑中仅发现少数高乳糖化或低乳糖化蛋白，GO富集结果表明，缺血期的蛋白 Kla 主要富集于生物过程的调节，如细胞骨架组织、内吞循环的调节和细胞内蛋白质转运，而离子和神经递质转运的调节主要发生在再灌注阶段。转录组及蛋白质组联合分析结果发现，蛋白质 Kla 水平的增加可能主要富集在神经元中，并参与脑缺血后神经元生物功能的调节，结合免疫荧光结果表明，神经元是Kla蛋白形成的主要神经细胞，其活性可能受到缺血性卒中后Kla蛋白的影响，特别是在缺血阶段。kla写入蛋白抑制剂药物试验结果进一步证明了，缺血性中风后脑乳酸水平升高加重脑损伤可能在很大程度上与驱动 kla 蛋白的形成有关，Kla 蛋白可以成为减少脑损伤并延长缺血性中风治疗时间窗的治疗靶点。总的来说，该研究揭示了缺血性脑损伤的新机制，并为缺血性脑损伤的治疗提供了新的思路和靶点。![]()
该研究应用了蛋白质修饰组学与转录组的联合分析，对于缺血性脑损伤机制进行了详细探究，转录组本身要影响表型的话，也需要通过蛋白质表达以及控制小分子化合物合成等步骤完成，因此转录组与蛋白质组或代谢组的结合可以进一步锁定关键通路调控机制，也能从多个水平验证调控机制的可靠性。
[1] Xu J, Shi Q, Lou J, Wang B, Wang W, Niu J, Guo L, Chen C, Yu Y, Huang Y, Guo W, Lan J, Zhu Y, Ren T, Tang X. Chordoma recruits and polarizes tumor-associated macrophages via secreting CCL5 to promote malignant progression. J Immunother Cancer. 2023 Apr;11(4):e006808. doi: 10.1136/jitc-2023-006808. PMID: 37185233.[2] Guan G, Abulaiti A, Qu C, Chen CC, Gu Z, Yang J, Zhang T, Chen X, Zhou Z, Lu F, Chen X. Multi-omics panoramic analysis of HBV integration, transcriptional regulation, and epigenetic modifications in PLC/PRF/5 cell line. J Med Virol.2024 Apr;96(4):e29614. doi: 10.1002/jmv.29614. PMID: 38647071.[3] Xiong XY, Pan XR, Luo XX, Wang YF, Zhang XX, Yang SH, Zhong ZQ, Liu C, Chen Q, Wang PF, Chen XW, Yu SG, Yang QW. Astrocyte-derived lactate aggravates brain injury of ischemic stroke in mice by promoting the formation of protein lactylation. Theranostics. 2024 Jul 8;14(11):4297-4317. doi: 10.7150/thno.96375.PMID: 39113798.
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关于百迈客生物：
北京百迈客生物科技有限公司(简称：百迈客生物)成立于2009年，是一家提供基因多组学测序服务和单细胞组学&空间组学仪器设备的高新技术企业。业务主要包括科技服务、智能制造两大业务板块。全球化的业务布局，在中国、欧洲等地区拥有以博士和硕士为主体的研发及服务团队，先后在Cell、Nature、Science等国际期刊上发表文章数千篇，累计影响因子超万分。拥有Illumina、MGI、PacBio、Nanopore、AB SCIEX、Waters、BMK Manu、10X等二代测序、三代测序和质谱检测平台，自主创新的百灵实验室全自动生产线、BMKCloud多组学大数据智能交付平台及亚细胞级S系列空间组学产品，为全球科研单位、育种机构、医药公司等提供高品质基因多组学服务和产品。![]()
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