课题基金 / 基金详情

基于单细胞多维组学研究单癌基因启动的肝癌的细胞异质性和调节机制

批准号:
32071452
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
潘星华
依托单位:
学科分类:
共性生物技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
潘星华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肝癌(指肝细胞癌)的肝内异质性认识不足严重阻碍了肝癌患者的分子分型、诊断和治疗。我们前期建立了一种c-Myc特异诱导肝癌的遗传修饰小鼠模型并显示瘤结节间转录组和突变谱的高度异质性,在此提出:单癌基因启动肝癌产生多组学及表型的细胞异质性;微环境和表观调控对此演化发挥重要作用,塑造原始克隆的命运。我们将深入刻画上述模型的肝癌细胞时空病理特征,并以结节为单位实施多阶段的单细胞测序,阐明基因突变、表达、DNA甲基化及开放染色质等多维度整合的癌细胞分层及多组学互作;采用空间转录组技术剖析肝微环境对癌细胞异质性的调控;分离重要癌细胞亚群并通过离体和同系小鼠移植验证其肿瘤生物学行为;比较患者肝癌细胞异质性且鉴定有临床价值的分子标记。本研究旨在从单基因启动肝癌原生模型入手解析肝癌细胞异质性的起源和演化规律、表观修饰及微环境调控机制,探讨肝癌细胞的组学和表型命运,促进肝癌分子机理的认识及精准医疗。
英文摘要
The poor understanding of intrahepatic heterogeneity of hepatocellular carcinoma (HCC) severely hinders its molecular classification, diagnosis and treatment. We recently generated a genetically modified mouse model of c-Myc-induced multinodular HCC, which showed high heterogeneity of transcriptome and mutation spectrum between the nodes. We here propose that c-Myc alone can initiate HCC with highly cellular heterogeneity at levels of multi-omics and phenotype, and that microenvironment and epigenetic regulation play an important role in the evolution and shape the fate of an original HCC clone. We will characterize the spatiotemporal pathological heterogeneity of HCC in the model, and carry out single cell multiomics sequencing for each node at multi-stages, so as to clarify the stratification of HCC cells with multi-dimensional integration, and the interaction among gene mutation, expression, DNA methylation and open chromatins. We will also with spatial transcriptome technology dissect the microenvironmen regulation for HCC heterogeneity. We will isolate significant subpopulations of HCC cells, and study their biological characteristics by in vitro test and isogeneic mice transplantation. Finally we will compare the result achieved with HCC patients and validate a set of molecular markers of clinical potential. The purpose of this study is to reveal the origin and evolution of HCC heterogeneity and its regulation with epigenetic modification and microenvironment from the perspective of single gene-induced autochthonous HCC model, and to explore the fate of HCC cells on the level of multiomics and phenotype. The output of this study will promote the understanding of the molecular mechanism of HCC heterogeneity, and speed up precise medicine for HCC.
肿瘤干细胞(CSCs)在肝细胞癌(HCC)的肿瘤发生、进展和治疗耐药中发挥关键作用,但其机制并未明朗。利用CRISPR/ cas9技术建立了c-Myc/ Alb-Cre转基因HCC小鼠模型,肝细胞c-Myc特异高表达导致肝癌的产生,不同小鼠和结节的HCC显示稍有异质性的突变谱但相互之间具有更多共同性;HCC总体表现为DNA高甲基化水平。单细胞核转录组测序(snRNA-seq)分析鉴定到具有显著干性的类CSCs细胞。这种类CSC细胞在临床HCC的RNA-seq中得到验证,公共数据集中也显示其与HCC转移及预后不良相关。GSEA和拟时序分析发现了类CSCs细胞显著上调的转录因子MYBL2,细胞实验揭示MYBL2抑制脂质氧化积累并抵抗铁死亡。同时,snRNA-seq显示HCC中激活型肝星状细胞增加,细胞通讯分析表明肝星状细胞通过Cdh2-Cdh2配体受体维持类CSCs细胞的活力。因此,肝癌MYBL2高表达赋予类CSCs细胞在HCC中的铁死亡抗性。这一发现为开发针对类CSCs细胞的肝细胞癌的治疗提供了新思路。.同时,通过上述临床HCC的snRNA-seq(22例患者)表达谱结合突变谱包括CNV克隆演化分析,鉴定了10种不同的肝细胞亚群,特别是有益的Hep0、恶性的Hep2和免疫抑制性的Hep9。通过2个公共数据队列的解卷积分析获得肝细胞亚群构成,证实了三种肝细胞亚群与HCC预后之间的密切关联。基于这些发现,开发了基于分位数的评分方法,并整合了29个公共HCC数据集的数据构建了分位数分布模型(QDM),鉴定了多种候选标志物,该模型显示出色的诊断准确性。结合三种肝细胞亚型的特异性基因训练的HCC分类模型,首次将HCC分为代谢型、炎症型和基质型,同时也鉴定了其相应的敏感性药物。这项研究为肝癌机理提供了创新性见解,并为推进HCC诊断、预后和个性化治疗策略提供了一个新的分类框架。
基于DEN诱导小鼠肝癌模型的多组学测序研究慢性肝病恶性进展的细胞和分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    潘星华
  • 依托单位:
基于单细胞水平多维组学整合测序对急性髓性白血病干细胞动态异质性及其克隆性演化的研究
  • 批准号:
    81770173
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    潘星华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金