单细胞分析微环境与髓母细胞瘤预后的关系
单细胞分析微环境与髓母细胞瘤预后的关系
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DOI：
10.3781/j.issn.1000-7431.2021.2103-0171
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
杨茹
中科院分区：
文献类型：
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作者：
罗文钦;杨茹
目的:利用单细胞测序数据分析微环境与髓母细胞瘤预后的关系,探讨微环境细胞对髓母细胞瘤发生和发展的影响。方法:收集Patched ~(+/-)转基因小鼠髓母细胞瘤肿瘤组织和正常小鼠的小脑组织进行单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq);从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中下载M-Smo基因髓母细胞瘤小鼠模型的单细胞RNA数据。对所有单细胞RNA数据中的微环境细胞进行整合分析,并使用特异性标志基因识别细胞类型。采用 χ~2检验比较正常小鼠和肿瘤小鼠,以及肿瘤小鼠维莫德吉(vismodegib)治疗组和对照组(vector)之间的微环境细胞数量差异。通过对微环境细胞群进行差异表达基因分析(differential gene expression analysis,DEG)获取细胞类型的相关基因集,对GEO数据库中髓母细胞瘤患者的RNA表达数据进行基因集变异分析(gene set variation analysis,GSVA),获取微环境细胞相关基因的GSVA得分,以GSVA得分表示微环境细胞相关基因的表达水平和微环境细胞的富集程度。基于微环境细胞相关基因得分,采用Kaplan-MeieR法分析微环境细胞相关基因表达水平与髓母细胞瘤患者预后的关系,随后采用热图聚类分析探讨患者微环境细胞富集程度与临床特征的关系。最后采用多因素COX比例风险模型分析可能成为患者总生存期影响因素的微环境细胞类型,从而探讨微环境细胞对髓母细胞瘤发生和发展的影响。结果:髓母细胞瘤小鼠模型中共检测到6种微环境细胞类型:T细胞、成纤维细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞、星形胶质细胞和内皮细胞。其中,T细胞和内皮细胞只在髓母细胞瘤小鼠模型中出现。与正常小鼠相比,髓母细胞瘤小鼠模型中少突胶质细胞和小胶质细胞所占百分比更高(P均< 0.001),而星型胶质细胞所占百分比更低(P < 0.001);髓母细胞瘤小鼠模型的vismodegib治疗组与对照组相比,T细胞、成纤维细胞和小胶质细胞所占百分比更高(P均< 0.001),而内皮细胞和少突胶质细胞所占百分比更低(P均< 0.001)。生存分析结果显示,成纤维细胞和小胶质细胞相关基因的高表达与患者的总生存时间呈现明显的负相关性(P均< 0.05),而少突胶质细胞相关基因的高表达与患者的总生存时间呈现明显的正相关性(P = 0.003)。结合生存分析结果同时基于GSVA得分,分析患者临床特征后发现富集成纤维细胞和小胶质细胞组患者预后较好(P = 0.004),而富集少突胶质细胞组患者预后较差(P = 0.004);COX多因素风险回归模型分析结果显示,少突胶质细胞的富集和患者出现转移都是影响总生存时间的独立危险因素[风险比(hazard ratio,HR )值均> 1,P均< 0.05],而成纤维细胞的富集和患者不出现转移是影响总生存时间的保护因素(HR值均< 1,P均< 0.05)。结论:肿瘤微环境中小胶质细胞和成纤维细胞的存在可改善患者的预后,可能发挥抑制髓母细胞瘤发生和发展的作用,而少突胶质细胞的存在可使患者的预后较差,可能发挥促进髓母细胞瘤发生和发展的作用,提示靶向干预这3类微环境细胞对肿瘤细胞的调控机制可能对治疗髓母细胞瘤具有重要意义。