《单细胞转录组分析头颈部鳞状细胞癌原发性和转移性肿瘤生态系统》

之前的基因组和转录组学研究已经揭示了不同肿瘤的驱动基因、代谢通路的异常和肿瘤分型，但这些研究是把肿瘤组织作为一个整体，不能显示肿瘤组织内部不同细胞的异质性。上皮细胞肿瘤是一类多发肿瘤，但关于上皮细胞瘤的单细胞转录组研究还很少。本研究以头颈部肿瘤为研究对象，利用单细胞转录组探索头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）组织内不同细胞的转录组谱，揭示与肿瘤侵袭和转移相关的基因表达模式。

取材：18例头颈部鳞状细胞癌的6000个单细胞，包括5对原发性肿瘤和转移淋巴结。
测序：NextSeq 500，PE38。
分析：CNV及表达谱分析

◎恶性细胞的CNV模式与WES数据分析得到的CNV模式类似。

◎对3363个非恶性肿瘤细胞进行聚类，可以注释为T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突状细胞、肥大细胞、内皮细胞、成纤维细胞和肌细胞。值得注意的是每种细胞都含有来自不同患者的细胞，表明不同头颈部肿瘤组织微环境中的细胞种类和表达模式基本一致。

◎TCGA依据数百个头颈部肿瘤的表达谱数据，将头颈部肿瘤分为四个亚型：基础型、间充质型、经典型和非典型型。本研究对10个HNSCC患者恶性肿瘤细胞的表达模式进行分型，每个细胞都清楚地映射到三个亚型，但没有一个恶性细胞映射到间充质亚型。当包括基质和免疫细胞时，发现数百个成纤维细胞、肌成纤维细胞和肌细胞映射到间充质亚型。由此推断TCGA间充质亚型更多反映的是基质而不是恶性细胞的特征。

◎部分上皮-间质转化（p-EMT）与淋巴结转移和局部侵犯临床相关，与原位肿瘤大小无关。p-EMT有望辅助判断颈部的淋巴结组织是否需要被切除。

图2. 肝硬化病人和健康人在不同分类水平上的物种丰度差异。
相对于健康人，在门、属、种水平上肝硬化病人丰度减少的物种（a）和丰度增加的物种（b）

不同患者中间质细胞和免疫细胞基因表达模式一致，不同患者的恶性肿瘤细胞在细胞周期、应激、缺氧、上皮分化和p-EMT等相关基因上表达模式不同。p-EMT细胞更多位于原位肿瘤细胞边缘。该研究结合单细胞转录组数据完善了头颈部肿瘤的分型。建立了p-EMT做为独立的淋巴结转移、分级和不良病理特征预测指标。

Puram SV, Tirosh I, Parikh AS. et al. Single-cell transcriptomic analysis of primary and metastatic tumor ecosystems in head and neck cancer. Cell. 2017 Dec 14;171(7):1611-1624.