单细胞测序研究专题——尿路/膀胱篇

泌尿系统由肾脏、输尿管、膀胱及尿道所组成。其中，膀胱是一个中空型球形器官，为暂时性储尿容器；膀胱尿路上皮是一种分层上皮，是血液和尿液之间的重要屏障，正常的膀胱尿路上皮对维持膀胱内环境稳定至关重要。尿路上皮癌和膀胱癌是世界上最普遍的泌尿生殖系统恶性疾病，膀胱癌侵入尿路上皮下肌肉和血管系统是导致其恶性转移、进展的决定性因素。膀胱疾病的发生与膀胱尿路上皮生物学功能密切相关。

本文对部分将单细胞 RNA 测序应用于绘制膀胱尿路上皮细胞图谱、探索肌肉浸润性膀胱癌（MIBC）上皮和非上皮细胞的分子亚型及特定细胞标记物、揭示膀胱癌（BC）肿瘤微环境（TME）的异质性、确定人和小鼠膀胱细胞类型及其潜在功能等相关文献进行导读，希望为大家的单细胞相关研究带来启发。

表达N-Cadherin 2的上皮细胞亚群预测膀胱癌对手术、化疗和免疫治疗的反应

研究目的：利用单细胞测序探索肌肉浸润性膀胱癌（MIBC）上皮和非上皮细胞分子亚型

样本信息：尿路上皮组织（25例MIBC患者和4例非膀胱癌对照）

测序策略：10×平台，单细胞核测序（snRNA-seq）+ 空间转录组

捕获细胞数：615,171个细胞

结论：膀胱癌中富含表达CDH12的细胞亚群对免疫检查点治疗（ICT）表现出更好的反应， CDH12群体类似于一种未分化状态，具有固有的侵袭性生物学特性，富含CDH12的细胞表达PD-L1和PD-L2，并与耗尽的T细胞共定位，可能通过CD49a（ITGA1）介导，为ICT在这些肿瘤中的疗效提供解释。

尿路上皮癌中髓系细胞对PD-1/PD-L1阻断的耐药性

研究目的：利用单细胞测序确定转移性尿路上皮癌中与PD-1/PD-L1阻断耐药性相关的主要分子和细胞特征

样本信息：人尿路上皮组织

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）+bulk RNA-seq

捕获细胞数：19,708个细胞

结论：在单个髓系吞噬细胞中观察到适应性免疫和原瘤性炎症基因表达的异质性，量化为髓系单细胞免疫：原瘤性炎症比率（M2IR）。M2IR较低的单粒吞噬细胞表现出促炎细胞因子/趋化因子的上调和抗原呈递基因的下调，并且在PD-L1阻断耐药转移性尿路上皮癌患者的预处理血样中富集。个体肿瘤微环境中适应性免疫和致瘤性炎症的平衡与尿路上皮癌的PD-1/PD-L1耐药性有关，后者与肿瘤及血液中可检测到的髓系吞噬细胞的促炎症细胞状态有关。

炎性癌相关成纤维细胞在膀胱尿路上皮癌中的作用

研究目的：利用单细胞测序揭示膀胱癌（BC）肿瘤微环境（TME）的异质性

样本信息：膀胱癌和癌瘤旁组织

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：52,721个细胞

结论：BC微环境中存在19种不同的细胞类型，肿瘤细胞下调MHC-II分子，肿瘤细胞下调的免疫原性可能有助于形成免疫抑制微环境。单核细胞在肿瘤区域经历M2极化并分化。LAMP3 + DC亚群可能通过招募调节性T细胞参与免疫抑制TME的形成。对BC样本的公共数据集相关分析确定了炎症性癌相关成纤维细胞（ICAF）在肿瘤进展中的作用，与不良预后显著相关。

5mC 调节剂介导的分子亚型描绘了肿瘤微环境的特征并指导膀胱癌的精准医学

研究目的：利用单细胞测序探索膀胱癌肿瘤微环境（TME）的异质性和功能特征

样本信息：膀胱癌样本

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：6,798个细胞

结论：在本研究中，开发了一个新的5-甲基胞嘧啶（5mC）调节器介导的分子亚型系统和相应的定量指标，即5mC评分。鉴定出两个5mC簇，可以准确预测膀胱癌的经典分子亚型、免疫表型、预后和治疗机会。新的基于5mC调节器的亚型系统为膀胱癌的精确医学提供新的见解。

尿液单细胞图谱揭示肾脏细胞多样性

研究目的：利用单细胞转录组学探索尿液中细胞类型之间的相似性和差异

样本信息：尿液样本

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：23,082个细胞

结论：除了巨噬细胞、淋巴细胞和膀胱细胞外，几乎所有的肾细胞类型都可以在尿液中识别，如足细胞、近端小管、Henle环和集合管。使用不同的收集方法，随着时间的推移，尿细胞类型的成分具有受试者特异性，并且相当稳定。尿细胞与肾脏和膀胱细胞聚集在一起，表明它们在基因表达上的相似性。

环磷酰胺诱导膀胱损伤后的尿路上皮细胞异质性和再生线索

研究目的：利用单细胞测序分析正常和损伤条件下小鼠膀胱粘膜层内的细胞类型

样本信息：小鼠膀胱粘膜层

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：50,404个细胞

结论：表面细胞通过循环中间细胞直接修复，两个常驻间充质细胞系（Acta2肌成纤维细胞和Cd34成纤维细胞）被进一步鉴定。细胞间通讯表明，急性损伤期间，Acta2肌成纤维细胞上调Fgf7的表达，从而激活基底层/中间层祖细胞中的Fgfr信号，促进尿路上皮细胞的生长和修复。

单细胞RNA-Seq分析鉴定人尿液中的肾祖细胞

研究目的：利用单细胞测序绘制尿液单细胞图谱

样本信息：人尿液样本

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：1,010个细胞

结论：系统地绘制了尿液单细胞图谱，并从中鉴定得到SOX9+肾前体细胞。来源于肾小管上皮层的前体细胞能够从健康人和慢性肾病患者的尿液中分离并在短时间内扩增。把扩增的人类细胞移植到小鼠肾内，构建出“人-鼠嵌合肾”，可重建肾小管结构并改善肾功能。

单细胞RNA测序揭示肿瘤微环境并帮助化疗难治性膀胱癌患者规避治疗失败

研究目的：使用单细胞RNA测序对膀胱癌细胞类型特异性转录组变化进行综合分析

样本信息：膀胱癌组织

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：958个细胞

结论：探索了tipifarnib治疗后的膀胱癌肿瘤细胞和肿瘤支持微环境的性质。基于存活肿瘤细胞中程序性死亡配体1（PD-L1）的上调，以及tipifarnib治疗后PDX中多个免疫抑制亚群的累积，临床应用PD-L1抑制剂atezolizumab，有助于获得性耐药性患者产生良好的反应。

小鼠膀胱尿路上皮单细胞转录组揭示了新的细胞类型标记和尿路上皮分化特征

研究目的：使用单细胞RNA测序全面描绘膀胱尿路上皮细胞解剖图谱

样本信息：小鼠膀胱尿路上皮组织

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：18,917个细胞

结论：发现了一种可能与宿主反应和伤口愈合有关的新型 Plxna4+ 膀胱尿路上皮细胞，以及一群由 ASPM 标记的基底样细胞，可能是膀胱尿路上皮祖细胞。通过 SCENIC 分析确定了调控尿路上皮细胞分化的关键转录因子，发现了膀胱疾病相关调控基因在不同尿路上皮细胞亚群中存在差异表达。

人和小鼠膀胱的单细胞转录组图谱

研究目的：利用单细胞测序确定人和小鼠膀胱细胞类型及其潜在功能

样本信息：人和小鼠膀胱组织

测序策略：10×平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：12,423个人膀胱细胞+12,884个小鼠膀胱的细胞

结论：建立了人和小鼠膀胱的单细胞转录组图谱，包括16簇人膀胱细胞和15簇小鼠膀胱细胞。比较了人和小鼠膀胱细胞类型的同源性和异质性，确定了人和小鼠膀胱进化的保守和异质性。还发现了两种新型的人膀胱细胞，其中一种是神经传导和过敏反应相关的细胞和间质细胞，另一类是上皮细胞，可能与膀胱排空有关。