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单细胞RNA测序技术再发力!清华大学李梢教授团队发现早期胃癌特异标记基因

2019-5-13| 编辑: 面气灵| 查看: 378| 评论: 0|来源: 测序中国

摘要: 近日,清华大学李梢教授研究团队在Cell Reports发表了胃癌研究的最新研究成果。利用单细胞测序技术,李梢教授研究团队构建了从胃炎到早期胃癌的单细胞转录组图谱,揭示了从癌前病变到早期胃癌进展过程中发生的基因表 ...


近日,清华大学李梢教授研究团队在Cell Reports发表了胃癌研究的最新研究成果。

利用单细胞测序技术,李梢教授研究团队构建了从胃炎到早期胃癌的单细胞转录组图谱,揭示了从癌前病变到早期胃癌进展过程中发生的基因表达变化。此外,研究人员还发现了早期胃癌特有的分子特征和特异性标记基因,有助于早期胃癌的诊断。

李梢教授

李梢教授表示:“单细胞测序技术可以提供一种高分辨率的方法,来鉴定分子标志记物,用于精确检测早期肿瘤部位和临床罕见肿瘤细胞。”

研究团队从9名非萎缩性胃炎、慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生和早期胃癌患者中收集了13例活检组织。其中2名患者感染了幽门螺杆菌。研究人员从这些活组织检查中分离单个细胞进行RNA测序。在经过质量控制后,该研究共分析了32,332个细胞。根据这些细胞的基因表达模式进行降维和聚类,研究人员最终发现了多个主要细胞聚类。

该研究特别关注了在胃炎发展到胃癌的过程中,上皮细胞发生的变化。通过检测分析上皮细胞类型之间的关联,研究团队开发了一种单细胞转录组分析方法,可以系统地观察癌前病变和早期癌症的转录组图谱。

图:研究概要

基于该方法,研究人员发现,胃粘膜分泌细胞类型在细胞病变类型中是保守的,并主要由表达MUC5AC的顶粘液细胞和表达MUC6的胃窦基底腺粘液细胞组成,每个细胞都有自己的基因表达模式。顶粘液细胞表达参与肌动蛋白细胞骨架和细菌入侵的基因,胃窦基底腺粘液细胞表达参与免疫应答的基因。

此外,研究发现可进一步划分表达MUC6的细胞,并将其分成两个细胞亚群。其中一个细胞亚群富含免疫相关基因,另一个富含干细胞或发育相关基因。分析结果显示,随着MUC6表达的下降,这些细胞中OLFM4表达增加。随着疾病的进展,腺粘膜细胞出现了肠样干细胞表型因此,研究人员猜测,腺体粘液细胞获得干细胞样表型可能是肿瘤发生的关键步骤。

同时,研究人员发现基因的表达似乎可以标记某些细胞类型。例如,他们发现OR51E1似乎是早期胃癌内分泌细胞谱系的标志物,HES6似乎标志着早期杯状细胞,包括尚未具有杯状细胞的所有形态学标记的杯状细胞。研究人员认为,这可能有助于识别具有胃癌高风险的患者。

该研究发现了细胞从癌前到早期恶性病变过程中基因表达的连续变化基于该分析系统,研究发现此前报道的早期胃癌诊断相关标志物的一些基因,例如FABP1CEACAM5CDH17,在肠细胞或其他细胞类型中广泛表达,表明它们在癌细胞中非特异性表达。

基于单细胞图谱,研究团队发现了在癌细胞中显著上调,但在其他细胞类型中低表达,具有高可信度的一组胃癌特异性标记基因。该组基因中SLC11A2KLK7为新发现参与胃癌发生的基因,还包括KLK10SULT2B1,LMTK3ECM等基因。这些基因或可用作癌细胞特异性分子标记,在临床实践的早期阶段精确识别胃癌细胞发育,进而识别早期癌症患者

李梢教授表示:“通过该转录组图谱,我们可以描述每种病变中不同细胞类型的表达模式,并分析它们在不同病变过程中的变化。值得注意的是,我们确定了一组早期肿瘤细胞特异性标记基因,为精确诊断早期胃癌提供了分子基础。”

总而言之,该研究构建了胃癌前期和早期恶性粘膜的单细胞转录组图谱,分析了不同病变中不同细胞类型基因表达模式的变化,并发现了特异性标记基因。该研究结果为研究胃粘膜细胞异质性与不同类型的癌前病变提供了可靠的分子基础,有助于识别癌症预防标志物。单细胞测序技术可以帮助我们系统地了解胃炎诱导的胃癌发生过程中细胞间关联的变化,并为了解胃癌的发病机制提供新视角。

参考资料:

1.Dissecting the Single-Cell Transcriptome Network Underlying Gastric Premalignant Lesions and Early Gastric Cancer

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30525-X

2.Early Gastric Cancer Signature Identified in Single-Cell Transcriptome Study

https://www.genomeweb.com/cancer/early-gastric-cancer-signature-identified-single-cell-transcriptome-study

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