单细胞RNA测序探究炎症性癌相关成纤维细胞在膀胱尿路上皮癌中的作用

文章概述

文章标题：《Single-cell RNA sequencing highlights the role of inflammatory cancer-associated fibroblasts in bladder urothelial carcinoma》

发表日期和杂志：2020年发表在Nature Communications上

在线阅读链接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-18916-5

实验设计

通过对8个膀胱癌肿瘤样本和3个肿瘤旁样本进行单细胞RNA测序，对来自膀胱尿路上皮癌或癌旁粘膜样品的52721个单细胞的转录组进行了分析，并制作了膀胱癌症组织内整个TME的图谱。

单细胞转录组数据情况

数据链接是：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/?term=PRJNA662018

文章给的单细胞RNA测序数据可在GSA Human中获得，登录代码为HRA00212，在BioProject PRJNA662018下的SRA数据集中获得。一共是11个数据集，需要下载下来整理归纳为标准的10X单细胞数据格式进行读取。

具体单细胞上游处理过程可以参考——小鼠的5个样品的10x技术单细胞转录组上游定量

将数据整理成标准格式之后，导入到Rstudio里面进行后续的单细胞数据分析流程：

###### step1:导入数据 ###### 
rm(list=ls())
options(stringsAsFactors = F)
samples=list.files('matrix/')
samples 
sceList = lapply(samples,function(pro){ 
  #pro=samples[1]
  folder=file.path('matrix',pro) 
  print(pro)
  print(folder)
  print(list.files(folder))
  sce=CreateSeuratObject(counts = Read10X(folder),
                         project =  pro )
  
  return(sce)
})
names(sceList)  
samples
names(sceList) = samples
sceList
sce.all <- merge(sceList[[1]], y= sceList[ -1 ] ,
         add.cell.ids=samples) 

as.data.frame(sce.all@assays$RNA@counts[1:10, 1:2])
head(sce.all@meta.data, 10)
table(sce.all@meta.data$orig.ident) 

后面就是标准分析啦,对读取进来的数据进行质控、harmony整合以及细分亚群等。

第一层次降维聚类分群

文章中综合数据的tSNE聚类分析，展示了所有scRNA-seq数据的聚类分群情况。

• epithelial (EPCAM+) cells
• endothelial (CD31+) cells
• (COL1A1+)—iCAFs (PDGFRA+)
• myo-CAFs (mCAFs) (RGS5+)
• B cells (CD79A+)
• myeloid cells(LYZ+)
• T cells (CD3D+)
• mast cells (TPSAB1+)

通过BioinfoArk提供的中国区chatGPT查询到各个细分亚群的解释：

• 上皮细胞 (EPCAM+)：EPCAM是一种细胞表面蛋白，主要在上皮细胞中表达，这些细胞主要存在于体内的各种表皮和腺体中。
• 内皮细胞 (CD31+)：CD31是一种细胞表面蛋白，主要在内皮细胞中表达，这些细胞主要构成血管和淋巴管的内层。
• 炎症性癌相关成纤维细胞 (COL1A1+/PDGFRA+)：COL1A1和PDGFRA是两种基因，它们在炎症性癌相关成纤维细胞中有高表达，这些细胞在肿瘤微环境中起到促进肿瘤生长的作用。
• 肌动蛋白阳性癌相关成纤维细胞 (RGS5+)：RGS5是一种基因，主要在肌动蛋白阳性癌相关成纤维细胞中表达，这些细胞在肿瘤微环境中起到促进肿瘤生长的作用。
• B细胞 (CD79A+)：CD79A是一种细胞表面蛋白，主要在B细胞中表达，这些细胞是免疫系统的重要组成部分，负责产生抗体。
• 髓样细胞 (LYZ+)：LYZ是一种基因，主要在髓样细胞中表达，这些细胞是白细胞的一种，参与免疫反应。
• T细胞 (CD3D+)：CD3D是一种细胞表面蛋白，主要在T细胞中表达，这些细胞是免疫系统的重要组成部分，负责识别和杀死感染细胞和癌细胞。
• 肥大细胞 (TPSAB1+)：TPSAB1是一种基因，主要在肥大细胞中表达，这些细胞在免疫反应和过敏反应中起重要作用。

对髓系细胞重聚鉴定出7种细胞类型:

• 肿瘤相关巨噬细胞(TAMs, MRC1+ c1 - high)
• CD1C+树突状细胞(CD1C+ dc, CD1C+ cle10a +)
• 单核细胞(S100A8 + S100A9 +)
• 增殖髓样细胞(TOP2A+)
• 交叉呈递DC (ec9a +)
• 滤泡B细胞(CD79A+MS4A1+)
• LAMP3+ DCs (LAMP3+CCR7+)。

发现单核细胞主要来源于正常粘膜组织，而TAM在膀胱癌组织中富集。

其它加分项

文章对对单核细胞和TAMs进行了轨迹分析和RNA速度分析

该文章研究发现在膀胱癌微环境中鉴定了19种不同的细胞类型，表明肿瘤内的高度异质性。确定了膀胱尿路上皮癌中细胞亚群的表达谱，并证实了这些肿瘤相关亚群的特征。

文章中还发现肿瘤细胞下调MHC-II分子，表明癌细胞免疫原性下调可能有助于形成免疫抑制微环境。以及单核细胞在肿瘤区域发生M2极化并分化，LAMP3 + DC亚群可能能够募集调节性T细胞，可能参与免疫抑制性TME的形成。通过使用包含3000多个BC样本的公共数据集进行相关分析，确定了炎症性癌症相关成纤维细胞(iCAFs)在肿瘤进展中的作用，这与不良预后显著相关。