新刊Nature Cancer: 单细胞分析揭示GBM肿瘤干细胞异质性( 三 )

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图6 基因改变影响GSC状态

6. GBM原位瘤的异质性分布于两个转录组轴
为了确定发育-损伤反应GSCs梯度在GBM原位瘤细胞结构是否同样也是存在的，作者使用scRNA-seq分析了来自7个GBM肿瘤的44712个细胞，使用无监督聚类、细胞marker以及CNV推断等方法识别了14207个肿瘤细胞（图7）。通过PCA、RNA velocity分析、Diffusion Map分析等手段表明，尽管培养条件和微环境的缺乏，体外培养的GSCs细胞类型及状态能够反映在原发肿瘤中发现，并代表一个主要的转录轴支持GBM异质性（图8）。

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图7 GBM肿瘤中恶性细胞的分类

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图8 GBM的异质性由两个转录轴定义

7. 在原发肿瘤中， GSCs在发育和损伤反应之间的梯度被重新发现
尽管在GSCs中发现的现象，原发肿瘤细胞也沿着转录梯度分布，肿瘤细胞与发育状态更相似，但损伤反应状态的肿瘤细胞在所有肿瘤中均可见。为了验证这种稀有的损伤应答GSCs的存在，作者在10个额外的患者中进行snRNA-seq ，联合了四个公共数据集，发现在所有数据集中，发育和损伤反应program是负相关的，肿瘤细胞跨越了我们GSCs中发现的所有表型，包括罕见的损伤反应样的肿瘤细胞。（目前几个公共数据库中存放有大量单细胞数据，抛开原始数据之外，小编建议大家多关注GEO、Single Cell Portal这两个数据库。）

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图9在患者肿瘤中反映的GSCs转录状态
文末小结
胶质母细胞瘤包含各种细胞群，包括驱动肿瘤发生的稀有的胶质母细胞瘤干细胞（GSCs）。为了刻画该种群中的功能多样性，作者从26例患者的GSCs培养当中提取超过69,000个细胞进行单细胞测序，观察到了瘤内、瘤间的异质性，这种异质性并不能被DNA体细胞变异所完全解释。此外，作者发现GSCs沿着转录梯度跨越两种细胞状态，让人联想到正常的神经发育和炎性伤口反应，并通过基因组CRISPR -Cas9技术再现了这个结果，并找到了一些状态独特的特征基因。作者进一步使用来自原发性肿瘤的超过56,000个肿瘤细胞的单细胞RNA测序发现，大多数肿瘤细胞沿着正交的星形细胞发育成熟梯度，但保留了原始GSCs的转录组program 。作者认为胶质母细胞瘤生长于基于GSCs的神经创伤反应转录程序中，这是一个很有前途的治疗开发的新靶点。