项目文章 | Gut — 军事医学研究院与解放军总医院第五医学中

6月12日，解放军总医院第五医学中心刘岩课题组、军事医学研究院应晓敏课题组和刘兵课题组共同在消化道领域期刊《Gut》上发表了题为“Dissecting transcriptional heterogeneity in primary gastric adenocarcinoma by single cell RNA sequencing”的研究论文，军事医学研究院博士研究生章敏、博士胡朔枫，解放军总医院第五医学中心主治医师闵敏为该文章共同第一作者。该研究利用10x Genomics单细胞转录组技术对来自9例胃肿瘤和3例非肿瘤样本的27,677个细胞进行无偏的转录组分析，在单细胞分辨率下构建不同胃腺癌亚型的转录组图谱，描述了肿瘤内部和肿瘤之间细胞分化程度各异，预测了肿瘤细胞分化程度与预后的关系；并对非恶性上皮细胞进行细胞谱系演进关系的分析，揭示了胃化生细胞（SPEM）来源于主细胞的去分化，其结果有助于阐明胃癌发生的机制。

肿瘤异质性，包括形态异质性和遗传异质性，是癌症研究的焦点。胃腺癌(Gastric Adenocarcinoma, GA)是具有高度异质性的典型案例，虽然根据结构特异和GA黏膜的分化程度差异已经开发出多种诊断方法，但胃腺癌肿瘤异质性仍是影响胃腺癌准确诊断和治疗的主要障碍。

本研究通过单细胞转录组测序技术构建了一个系统的无偏的单细胞转录组图谱，并且进行了大规模的组织学分析和批量转录组数据集验证，发现肿瘤内部和肿瘤之间细胞的分化程度具有高度多样性，具体表现为分化相关基因的表达差异。确定了具有不同表达谱的五个肿瘤细胞亚群(C1-C5)，并分别描述了它们的分子特征。另外，对非恶性上皮细胞的分析显示，主细胞有可能向解痉肽表达化生细胞（SPEM）转变，并在单细胞水平上描述了其潜在分化途径。

胃肿瘤和非肿瘤胃组织的细胞图谱（图片引自原文）

研究发现，另外两个恶性细胞亚群具有独特的转录组特征，其中C4亚群细胞特异性表达肿瘤主细胞标记基因(如LIPF和PGC)，和Wnt/β-catenin通路相关基因RNF43，该群体富集了WNT信号相关通路，这与主细胞主导型胃底腺癌（GA-FG-CCP）特征一致。研究人员通过非负矩阵分解（NMF）聚类方式，在两个Bulk 转录组数据集（TCGA，Singapore）中推断出了类似GA-FG-CCP分子特征的胃腺癌群体，并进一步对推断的这一类群体进行严谨的组织学检查，其组织学结果与GA-FG-CCP高度一致。这说明该研究找到了一种罕见的胃腺癌类型即主细胞主导型胃底腺癌，并在单细胞分辨率下描述了它的分子特征。C5亚群细胞分析说明免疫细胞和肿瘤细胞之间可能存在细胞间通信。

C4亚群的分子特征及GA-FG-CCP细胞的鉴定（图片引自原文）

总而言之，该研究在单细胞层面阐述了胃化生细胞的起源和胃癌异质性，并揭示了肿瘤细胞的分化程度与患者的预后密切相关，通过将Lauren病理类型与肿瘤分子特征相结合，在临床上为胃腺癌的诊断和预后评估提供了宝贵的参考资料，为胃肿瘤异质性的研究提供了有价值的资源。

研究总体设计图和主要研究亮点（图片由文章作者提供）