Glioma Papers5-2018_GM_HGG
文章概览
题目：Single-cell transcriptome analysis of lineage diversity in high-grade glioma
中文题目：高级别胶质瘤细胞谱系多样性的单细胞转录组分析
第一作者：Jinzhou Yuan
通讯作者：Peter A. Sims
日期：2018.7.24
被引次数：80
期刊：Genome Medcine
影响因子：10.675
样本信息
图1 样本信息
本文主要关注HGG，使用更高通量的单细胞测序方法Microwell
结果
虽然 HGG 细胞可以类似于神经胶质甚至未成熟的神经元并形成分支谱系结构，但间充质转化会导致非结构化的种群（肿瘤细胞之间相互转化）。间充质肿瘤亚群中的胶质瘤细胞失去其神经谱系特征，表达炎症基因，并显着与髓细胞浸润共存，这与动物模型中神经胶质瘤和免疫细胞之间的相互作用相一致。类似于OPC的神经胶质瘤细胞在大脑中增殖，经常出现在细胞周期中。相反，类似于星形胶质细胞、成神经细胞和少突胶质细胞的神经胶质瘤细胞在肿瘤中不增殖。
细胞类型鉴定
首先作者针对每个样本进行了肿瘤细胞（putatively transformed）和正常细胞（Endothelial内皮细胞、Myeloid髓系细胞（巨噬细胞）、Pericyte周细胞、Oligo少突胶质细胞、T细胞）的分群。
细胞类型的鉴定
PJ016样本没有正常细胞。
作者观察到HGG中常见的CNV：7号染色体的扩增，10号染色体的丢失，13 号染色体的丢失。
SOX2在高级别胶质瘤细胞中普遍表达
尽管目前没有一种marker可以区分胶质瘤细胞和正常细胞，但作者发现，SOX2 在胶质瘤组织中的表达明显比在正常大脑中更广泛，并且通过免疫组化验证了该发现
HGG中，转化细胞与胶质细胞和神经元的谱系都很相似
先前对于LGG的研究表明LGG的恶性细胞类似于胶质细胞谱系的OPC和AC。而在本文对于HGG的研究中，作者在多名患者中观察到与未成熟神经元或神经母细胞（产生神经元的祖细胞）非常相似的转化细胞群。这些细胞表达与神经母细胞相关的基因，如CD24和STMN2，以及主要在大脑神经元谱系中表达的基因，如DCX。PJ048样本包含一个特别明确的未成熟神经元细胞群，其中一些甚至表达更成熟神经元的标记。
作者还提到，尽管高表达神经元谱系marker的细胞一般低表达胶质谱系的marker，但也有例外，表明 HGG 中这两种谱系之间存在潜在的可塑性。
综上所述，我们的结果表明 HGG 中转化神经胶质瘤细胞的谱系相似性不仅包括多种神经胶质，而且甚至延伸到神经元谱系。
HGG增殖与谱系的关系
先前对LGG 的单细胞研究表明，AC-like和OC-like的胶质瘤细胞通常是不增殖性的，并且cycling细胞主要限于Stem-like细胞。早期对 GBM 的单细胞研究表明，Stem-like细胞与细胞周期基因的表达反相关，表明胶质瘤干细胞在 GBM 中基本上处于静止状态。
作者在本研究中观察到AC-like，OC-like和Neuroblast-like细胞均不表达cellcycle基因，而OPC-like的一个亚群表达细胞周期基因。这些结果与成人大脑中这些神经细胞类型的行为一致。
HGG的转化细胞中不同细胞群的结构
作者为每个样本的细胞生成了Force-directed graph（力导引图），颜色表示marker基因的表达
肿瘤细胞分类
三个肿瘤中的转化细胞形成了多分支的结构（例如，PJ016、PJ018 和 PJ048），包含类似于多种神经谱系的细胞，并且基于单个肿瘤的比较与 GBM 的前神经型非常相似。第二组三个肿瘤类似于经典型（PJ030、PJ025 和 PJ035）。PJ030 表现出具有 OPC-like和AC-like的分支结构，还有一小部分Neuroblast-like细胞亚群，而 PJ025 和 PJ035 与神经谱系的相似性较弱且多样性较少。最后，PJ017 和 PJ032 表现出相对非结构化的种群，与间充质亚型非常相似。
四个结构较差的肿瘤（PJ017、PJ025、PJ032 和 PJ035）表达相对较少的神经谱系标记。我们从大量先前的工作中了解到，神经胶质瘤细胞，尤其是 GBM 细胞，能够沿非神经谱系分化。例如一些 GBM 会发生间充质转化。
缺乏明确神经谱系结构的肿瘤经历了间充质转化，间充质转化的神经胶质瘤细胞表达许多免疫相关基因，间充质相关免疫特征的表达伴随着神经谱系身份的丧失。不过作者也提到这两个样本具有较多的免疫信号也可能是由于存在大量骨髓细胞的原因。
最后，作者注意到肿瘤表达高水平的巨噬细胞募集因子基因CSF1，其同源受体CSF1R在患者队列的骨髓细胞中广泛表达。一种可能的原因是HGG 细胞分泌的 CSF1 是增强骨髓浸润的原因，并且 CSF1R 阻断疗法已被研究作为 HGG 潜在的疗法。
本文提到的marker
AC: GFAP, AQP4, ALDOC
OPC: OLIG1, OLIG2, PDGFRA, DLL3
Stem/Progenitor: SOX2
OC（髓鞘基因）: MBP, MOG, MAG
Neuroblast: CD24, STMN2
Neuron lineage: DCX
LGG 中进行的 scRNA-Seq 实验表明，与星形胶质细胞和少突胶质细胞具有明显谱系相似性的神经胶质瘤细胞通常是非增殖性的，并且循环细胞主要限于干细胞样区室
