单细胞测序研究专题——乳腺癌篇

乳腺由双层导管树组成，导管树包埋在富含胶原的特化基质中，基质中含有不同类型的间充质细胞和免疫细胞等。乳腺癌是乳腺上皮细胞在多种致癌因子的作用下，发生增殖失控的现象，疾病早期常表现为乳房肿块、乳头溢液、腋窝淋巴结肿大等症状，晚期可因癌细胞发生远处转移，出现多器官病变，直接威胁患者的生命。

乳腺癌亚型由其组织病理学形态和雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2(HER2，也被称为ERBB2)的表达来决定。携带BRCA1基因胚系突变的女性患乳腺癌的风险显著增加，近三分之一的BRCA1突变携带者患乳腺癌后表现出ER阳性；约10-20%的乳腺癌ER、PR和HER2表达均为阴性，也被称为三阴性乳腺癌(TNBC)。

精确癌症治疗的成功依赖于澄清驱动肿瘤生长和转移的关键分子机制，单细胞测序通过对肿瘤微环境高分辨率的探索，为揭示不同类型乳腺癌肿瘤内异质性提供了一种途径。本文对部分将单细胞测序技术应用于探索哺乳期乳腺转录变化、基质细胞在肿瘤微环境（TME）重编程中的作用、乳腺癌肿瘤内癌细胞的异质表型及其对药物反应的影响、联合化疗和检查点抑制剂在TNBC治疗中的益处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。

母乳细胞单细胞测序揭示哺乳期乳腺的转录变化

研究目的：利用单细胞测序探索哺乳期和非哺乳期女性的乳腺组织重塑性

样本信息：乳腺细胞

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：110,744个细胞

结论：人乳腺中大部分含有属于管腔谱系的上皮细胞和一系列免疫细胞。进一步的乳细胞转录组分析发现了两种不同的分泌细胞类型，它们与腔内祖细胞有相似之处，但没有可与激素反应细胞相媲美的群体。

基质癌抑制素M通过肿瘤微环境重编程促进乳腺癌进展

研究目的：利用单细胞测序探究基质细胞在肿瘤微环境（TME）重编程中的作用

样本信息：乳腺肿瘤组织

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：9,636个细胞

结论：细胞因子抑瘤素M（OSM）的表达仅限于髓系细胞，而OSM受体（OSMR）主要在成纤维细胞中检测到，并且在较低程度上检测到癌细胞。髓源性OSM将成纤维细胞重新编程为更具收缩性和致瘤性的表型，并诱导VEGF和促炎性趋化因子CXCL1和CXCL16的分泌，导致髓细胞募集增加。

乳腺癌细胞系的单细胞分析研究肿瘤异质性和药物反应

研究目的：利用单细胞测序评估肿瘤内癌细胞的异质表型及其对药物反应的影响

样本信息：乳腺癌细胞系

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：35,276个乳腺癌细胞

结论：生物标记物的表达具有高度的异质性。从肿瘤活检的大块基因表达谱中确定细胞系组成，从而实现基于细胞系的患者分层。将细胞系中大规模体外药物筛选的结果与单细胞数据联系起来，通过单细胞表达谱预测药物反应，发现转录异质性使具有不同药物敏感性的细胞能够在同一群体中共存。

单细胞RNA测序揭示乳腺癌突变携带者的细胞起源和进化

研究目的：利用单细胞测序探究乳腺癌的细胞起源和发展

样本信息：乳腺癌组织（4个突变携带者和3个非携带者）

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：82,122个细胞

结论：BRCA1突变携带者的乳腺癌可能来源于管腔细胞，BRCA1突变组织来源的管腔祖细胞的TP53和BRAC1表达显著降低，可能会诱导管腔祖细胞的基底/间充质转换，可能导致基底样肿瘤的发生，而基底样乳腺癌则可能来源于成熟的管腔细胞。

单细胞分析揭示了三阴性乳腺癌中与PD-L1阻断反应相关的关键免疫细胞亚群

研究目的：利用单细胞测序探究联合化疗和检查点抑制剂在三阴性乳腺癌（TNBC）治疗中的益处

样本信息：三阴性乳腺癌组织（22例晚期患者）

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：约10,000个细胞

结论：高水平的CXCL13+ T细胞与巨噬细胞的促炎症特征相关，并可预测对联合治疗的有效反应。在反应性患者中，淋巴组织诱导（LTi）细胞、滤泡B（Bfoc）细胞、CXCL13+T细胞和传统的1型树突状细胞（cDC1）在联合治疗后协同增加，但在紫杉醇单药治疗后减少。本文强调了CXCL13+T细胞在抗PD-L1治疗有效反应中的重要性，并表明紫杉醇方案减少CXCL13+T细胞可能会影响阿替唑珠单抗联合治疗TNBC的临床疗效。

抑制CDK4/6可促进CD8 T细胞记忆的形成

研究目的：利用单细胞测序探究免疫检查点抑制剂如何影响记忆性CD8 T细胞

样本信息：乳腺癌组织

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：61,490个细胞

结论：在小鼠和乳腺癌患者中，CDK4/6抑制使新激活的CD8 T细胞倾向于记忆表型。使用单细胞转录谱和T细胞受体克隆型追踪来评估在使用palbociclib或abemaciclib治疗之前和期间乳腺癌患者中最近激活的人类CD8 T细胞。人类CDK4/6抑制剂治疗增加了CD8记忆前体的频率，并下调了其MYC靶基因的表达，这表明癌症患者的CDK4/6抑制剂可能增强长期保护性免疫。

人类乳腺中正常、癌前和致瘤状态的单细胞RNA表达图谱

研究目的：利用单细胞测序探究人类乳腺组织中细胞的多样性

样本信息：乳腺组织（正常乳腺、癌前BRCA1组织、主要乳腺癌亚型和受检淋巴结）

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：340,000多个细胞

结论：肿瘤前BRCA1组织与肿瘤的转录组显示了免疫微环境的整体变化，在肿瘤免疫图谱中，增殖的CD8 T细胞是三阴性和HER2癌症的特征，而所有亚型都包含循环肿瘤相关的巨噬细胞，因此可能触发不同的免疫治疗靶点。

乳腺癌患者抗PD1治疗期间肿瘤内变化的单细胞图谱

研究目的：通过单细胞测序探索乳腺癌肿瘤细胞在免疫检查点阻断(ICB)治疗中的变化

样本信息：乳腺癌组织（29个未接受抗PD1治疗的患者+11个抗PD1治疗前接受新辅助化疗的患者）

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：175,942个细胞

结论：三分之一的肿瘤含有表达PD1的T细胞，这些T细胞在抗PD1治疗后可克隆扩增，与肿瘤亚型无关。扩增主要涉及细胞毒性活性显著表达的CD8 T细胞(PRF1, GZMB)、免疫细胞归巢(CXCL13)和衰竭标志物(HAVCR2, LAG3)，以及表达T-helper-1 (IFNG)和滤泡辅助物(BCL6, CXCR5)标志物的CD4 T细胞。在治疗前的活检中，免疫调节性树突状细胞(PD-L1)、特异性巨噬细胞表型(CCR2或MMP9)和表现出主要组织相容性复合体I/II类表达的癌细胞的相对频率与T细胞扩增呈正相关。相反，未分化的前效应/记忆T细胞(TCF7, GZMK)或抑制巨噬细胞(CX3CR1, C3)与T细胞扩张呈负相关。确定了各种免疫表型和相关的基因集，揭示了乳腺癌中抗PD1治疗反应的异质性。

 乳腺癌的单细胞和空间解析图谱

研究目的：利用scRNAseq和空间转录组探索乳腺癌的肿瘤细胞异质性和空间构成

样本信息：26个肿瘤原发灶组织（11个ER+，5个HER2+和10个TNBC）

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）+空间转录组

捕获细胞数：130,246个细胞

结论：通过单细胞测序对乳腺癌肿瘤细胞进行固有亚型分类(sc亚型)，以揭示复发肿瘤细胞的异质性，通过scRNAseq和CITE-seq提供了高分辨率的免疫图谱，包括与临床结果相关的新的PD-L1/PD-L2巨噬细胞群。间充质细胞通过分化在三个主要谱系中表现出不同的功能和细胞表面蛋白表达，基质免疫小生境在肿瘤中的空间组织定位为抗肿瘤免疫调节提供了见解。

乳腺癌T细胞的单细胞谱揭示组织驻留记忆亚群与预后改善相关

研究目的：利用scRNAseq探索T细胞亚群定量和定性差异与乳腺癌患者预后之间的关系

样本信息：人乳腺癌组织（84个原发+45个转移）

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：6,311个细胞

结论：乳腺癌（BC）浸润T细胞群体存在显著的异质性，具有大量肿瘤浸润淋巴细胞TILs的BC含有具有组织驻留记忆T 细胞分化特征的CD8 T细胞，这些CD8 T细胞表达高水平的免疫检查点分子和效应蛋白。CD8 T基因标记与早期三阴性乳腺癌(TNBC)患者生存期的改善显著相关，CD8 T细胞有助于BC的免疫监测。

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