Cell子刊：单细胞转录组分析揭示骨转移瘤的微环境特征

骨是癌症转移的常见部位，但人类脊柱转移瘤（BM）背后的驱动机制尚不明确。

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心和复旦大学附属肿瘤医院等机构的研究人员近日利用单细胞转录组学技术，阐明了多种癌症类型中促进骨转移的分子通路和过程。

这项研究成果于1月30日发表在《Cell Reports Medicine》杂志上，为优化骨转移瘤患者的免疫治疗提供了未来的方向。

在这项研究中，研究人员利用单细胞RNA测序技术，对53个新鲜的骨转移标本进行分析，其中43个来自脊柱转移瘤。这些样本收集自52名患者，他们患有乳腺癌、结肠癌、肝细胞癌等13种癌症类型。

他们还分析了6对原发性肿瘤和脊柱转移瘤的单细胞数据，以及4对脊柱转移瘤和邻近正常骨组织的配对样本，使骨转移样本总量达到63例。

“利用这些样本，我们开展了scRNA-seq，以探究BM复杂微环境的组成以及肿瘤细胞、免疫细胞与基质细胞之间的相互作用。这项研究将加深我们对BM的了解，并提供潜在的治疗策略，” 作者在文中写道。

基于28.2万个恶性细胞和92.6万个基质细胞的单细胞转录组数据，研究团队揭示了15种肿瘤表达程序以及3个基于转录组学的癌细胞聚类。

第一组被命名为细胞周期组，第二组对应于应激反应，第三组则被命名为迁移组。这三个组别与不同的肿瘤微环境特征和预后结果相吻合。

研究结果显示，与原发性肿瘤细胞相比，骨转移肿瘤细胞中的细胞周期活性显著增强，尤其是在与细胞周期表达相关的转移性癌症病例中，他们的预后相对较差。

在微环境方面，研究人员鉴定出一组与癌细胞增殖相关的内皮细胞、成骨细胞和破骨细胞，这些细胞均表达选择素E编码基因SELE。

另一类骨转移微环境的特征是免疫检查点基因的高表达以及CD8+ T细胞耗竭，这促使研究人员在骨转移瘤小鼠模型中开展了一系列抗PD-1和抗TIGIT免疫检查点实验。

他们发现，在接受联合免疫治疗的小鼠模型中，肿瘤细胞增殖受到抑制，同时细胞毒性CD8+ T细胞活性显著提升。

作者指出：“这些发现凸显了联合疗法作为BM肿瘤治疗策略的潜力，值得在临床背景下进一步探索。”

下一步，研究人员将开展更多研究，以解析骨转移特征背后的细胞相互作用网络、分子机制及空间关系。