004-肿瘤3大研究方向之-疾病进展
核心
对肿瘤取不同进展期，看不同时期不同细胞比例的差异
2015-前列腺癌
doi: 10.1126/science.aab0917.
哈佛医学院团队于2015年9月18日在Science上发表：RNA-Seq of Single Prostate CTCs ImplicatesNoncanonical Wnt Signaling in Antiandrogen Resistance
去势疗法（ADT）是前列腺癌的常见治疗手段，但是癌症复发后AR（androgen receptor，雄激素受体）抑制剂的疗效因人而异。研究者通过简单的液体活检，获取CTC细胞（循环肿瘤细胞）进行单细胞RNA测序分析，揭示了前列腺癌的耐药机制。从13位出现雄激素抵抗(AR)的患者体内收集了77份循环肿瘤细胞，并完成了总RNA序列分析。结果发现：AR的患者血样循环肿瘤细胞，与未进行治疗患者样品，发现AR抗性组出现了nc-Wnt信号通路被激活的现象；而nc-Wnt信号通路是调控细胞生存，增殖与运动功能的信号途径，从而调控癌细胞耐药机制。
2017-恶性胶质瘤
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.10.030
斯坦福大学研究团队于2017.10.31发表在CellReport上：Single-Cell RNA-Seq Analysis of Infiltrating Neoplastic Cells at the Migrating Front of Human Glioblastoma
胶质母细胞瘤(GBM)是成人最常见的原发性脑癌，因其具有扩散性而难以治疗。研究者对四名患者的3589个细胞进行了scRNA测序。从肿瘤核心和周围的组织获得细胞，揭示了肿瘤基因组和转录组的变异。我们还能够识别核心病变周围区域的浸润性肿瘤细胞。尽管肿瘤细胞之间存在显著的异质性，我们发现浸润性GBM细胞在患者之间具有一致的基因特征，这表明浸润的共同机制。此外，在研究对肿瘤的免疫反应时，我们发现存在于肿瘤核心和周围肿瘤周围空间的转录上不同的髓细胞群。我们的数据提供了GBM细胞类型的详细解剖，揭示了大量关于肿瘤形成和迁移的信息。
2018-乳腺癌
doi: 10.1038/s41467-018-04334-1.
美国加州大学团队于2018年5月23日发表于Nat Commun的Profiling human breast epithelial cells using single cell RNA sequencing identifies cell diversity。
用两种方法进行单细胞测序：Fluidigm C1和10× Genomics：Fluidigm C1检测3个个体（正常，无疾病）的868 细胞，每个细胞1.6M reads；10× Genomics对另外4名个体（正常，无疾病）进行测序，5000 cells/sample，60,000 reads/cell。
Fluidigm C1 scRNAseq揭示乳腺上皮细胞有3种细胞亚型：基质细胞、腔细胞1、腔细胞2；10× Genomics测序揭示了细胞亚群多样性：3种主要的细胞类型：基质细胞、腔细胞1、腔细胞2，对应的marker gene是：KRT14、KRT18/SLP1、ANKRD30A/SLP1，每个主要的上皮细胞类群中均出现了多个亚群；拟时间排序重构了分化轨迹：4个个体的样本群体产生了一个紧密相连的分化轨迹，分成三个主要分支，分别对应主要细胞类型Basal、L1和L2。
2018-三阴性乳腺癌
doi: 10.1016/j.cell.2018.03.041
美国MD安德森癌症中心联合瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员于2018年5月3日在cell上发表了：Chemoresistance Evolution in Triple-Negative Breast Cancer Delineated by Single-Cell Sequencing
三阴性乳腺癌是指癌组织免疫组织化学检查结果为雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和原癌基因HER2均为阴性的乳腺癌，该类乳腺癌约占全部乳腺癌病理类型的12%~18%。三阴性乳腺癌可能对新辅助化疗有反应，但通常会产生耐药性。
实验利用单细胞DNA测序、RNA测序以及外显子组测序，对20名处于治疗过程中的三阴乳腺癌患者的大量细胞进行了分析。首先，研究人员利用Illumina深度外显子组测序发现10名患者的肿瘤消退，而另10名患者仍有肿瘤细胞存在。之后，对其中的8名开展了单细胞分析，通过DNA测序分析了900个单细胞，RNA测序分析了6862个细胞，发现化疗中出现的拷贝数突变是预先存在且适应性选择的。结论：在接受化疗之前，检测三阴乳腺癌患者的耐药克隆，也许有助于预测哪些患者有望从化疗中受益。其次，将患者分化为克隆消退组和克隆持续组，可能对患者的预后或生存有意义。
2018-黑色素瘤
doi: 10.1016/j.cell.2018.06.025.
比利时研究人员于2018年8月9日在cell上发表：Toward Minimal Residual Disease-Directed Therapy in Melanoma.
有一种观点认为肿瘤复发是由一小部分残留或“耐药”细胞驱动的，这些细胞传统上被称为**“微小残留病灶（MRDs ）**”，MRD 机制涉及突变耐药、非突变耐药、肿瘤干细胞等多种假说。
方法：黑色素瘤小鼠 PDX 模型+10X Genomics 单细胞转录组测序、Smart-seq2 单细胞转录组测序、单细胞 DNA 测序、TCGA 公共数据
发现：黑色素瘤中的微小残留病灶（MRD）表现出细胞的空间异质性，细胞状态转变能够促使不同耐药状态的共同出现；核受体RXRG驱使的神经嵴干细胞（NCSC）的转录是其中一种耐药的转录状态；RXR拮抗剂可以减少MRD中NCSCs的积累并延缓了耐药性的发生；靶向RXR信号有延缓甚至避免黑色素瘤复发的潜力。
2019-胰腺癌
doi: 10.1158/1078-0432.CCR-18-1955.
MD Anderson Cancer Center (MDACC) 于2018年4月1日发表在 Clin Cancer Res.：Single Cell Transcriptomics of Pancreatic Cancer Precursors Demonstrates Epithelial and Microenvironmental Heterogeneity as an Early Event in Neoplastic Progression。
使用的是10X的drop-seq技术（illumina的ddSEQ仪器），检测了 5,403 cells from two low-grade IPMNs (LGD-IPMN), two high-grade IPMNs (HGD-IPMN), and two PDACs (这6个病人 all surgically resected).
提供对胰腺癌病人的不同进展时期：LGD-IPMN, HGD-IPMN, and PDACs, 进行单独的单细胞转录组测序，分析其细胞组成的异质性，刻画了疾病进展过程中的细胞类型，通路的转换。
2019-胃癌
doi: 10.1016/j.celrep.2019.04.052.
清华大学李梢教授研究团队于2019年5月7日在Cell Reports发表：Dissecting the Single-Cell Transcriptome Network Underlying Gastric Premalignant Lesions and Early Gastric Cancer
从9名非萎缩性胃炎、慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生和早期胃癌患者中收集了13例活检组织。其中2名患者感染了幽门螺杆菌。研究人员从这些活组织检查中分离单个细胞进行RNA测序。在经过质量控制后，该研究共分析了32,332个细胞。根据这些细胞的基因表达模式进行降维和聚类，研究人员最终发现了多个主要细胞聚类。构建了从胃炎到早期胃癌的单细胞转录组图谱，揭示了从癌前病变到早期胃癌进展过程中发生的基因表达变化，还发现了早期胃癌特有的分子特征和特异性标记基因，有助于早期胃癌的诊断。
2019-儿童的罕见肿瘤LCH
doi：10.1158/2159-8290.cd-19-0138
2019年 St. Anna Children’s Cancer Research Institute (CCRI)发表在Cancer Discov.：题目是Epigenomics and Single-cell Sequencing Define a Developmental Hierarchy in Langerhans Cell Histiocytosis.
朗格汉斯细胞组织细胞增生症(Langerhans cell histiocytosis, LCH)是一种主要发生在儿童的罕见肿瘤，在癌症和炎症性疾病之间处于混合地位。文章在活检中利用单细胞RNA测序鉴定了多种复发的LCH细胞，包括推定的LCH祖细胞和几种分化的LCH细胞亚群。使用免疫组化方法证实了增殖性LCH细胞存在于所有分析的活检组织中，并通过染色质可及性分析确定了不同LCH细胞亚群的表观基因组和基因调控基础。结果揭示了LCH病变中复杂的发育级系。
2019-髓母细胞瘤
doi：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2019.07.009
美国辛辛那提儿童医院医疗中心Q. Richard Lu和Xuelian He等研究人员于2019年8月29日发表在cancer cell上：Single-Cell Transcriptomics in Medulloblastoma Reveals Tumor-Initiating Progenitors and Oncogenic Cascades during Tumorigenesis and Relapse
利用单细胞转录组学分析，研究人员证明了SHH（Sonic Hedgehog）髓母细胞瘤中前体细胞群的发育层次，并且鉴定了表达OLIG2的神经胶质前体细胞在肿瘤发生时作为转移-扩增细胞。结果表明胶质细胞谱系相关的OLIG2 阳性前体细胞是髓母细胞瘤发生和复发期间的肿瘤起始细胞，并表明OLIG2驱动的致癌网络是潜在的治疗靶标。
2019-小细胞肺癌
https://clincancerres.aacrjournals.org/content/25/16/5049
北京大学2019年发表在Clinical Cancer Research的Inferring the Evolution and Progression of Small-Cell Lung Cancer by Single-Cell Sequencing of Circulating Tumor Cells
从2011年7月1日到2014年7月28日，陆续从48名SCLC病人身上获得循环肿瘤细胞并进行单细胞测序，在化疗期间获得体细胞突变和拷贝数变异信息
补充于19.10.21
2018-胶质瘤
2018.4.20发表在Science
Developmental and oncogenic programs in H3K27M gliomas dissected by single-cell RNA-seq
https://science.sciencemag.org/content/360/6386/331
得到了6名H3K27M胶质瘤患者的新鲜活检组织，制备悬浮单细胞，然后用流式分选，对2458个细胞进行了scRNA测序，得到了正常与H3K27M突变型胶质瘤进展过程中的细胞分化过程。
2018-卵巢癌
2018.11.1发表在plos one
Identification of grade and origin specific cell populations in serous epithelial ovarian cancer by single cell RNA-seq
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0206785
研究了14个样本，从9个不同等级(高分化、低分化和良性)以及不同起源部位(原发性和转移性肿瘤位点、卵巢和输卵管)的患者中得到了2911个细胞。鉴定了16个与高分化、低分化、良性肿瘤有关的细胞群，1个与乳腺癌复发有关的细胞群。另外这些细胞群的组成也随着原位癌到转移癌发生改变，开始主要是上皮细胞，到后来转移癌的时候，基本没有上皮细胞。在原位癌样本中，髓系细胞是主体，转移癌样本中又换成了成纤维细胞。
2019-急性髓细胞白血病
2019.3.7发表在Cell
Single-Cell RNA-Seq Reveals AML Hierarchies Relevant to Disease Progression and Immunity
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30827681
scRNA分析了来自16名急性髓系白血病患者和5名健康志愿者的40例骨髓穿刺积液中的38410个细胞，发现原代急性髓细胞白血病（AML）细胞表现出转录程序失调，分化的AML细胞表达多种免疫调节基因抑制T细胞活性。
2019-小儿小脑肿瘤
2019.8发表在Nature
Childhood cerebellar tumours mirror conserved fetal transcriptional programs.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31043743
在胚胎期和出生后的九个不同发育时间节点分别提取了正常小鼠的小脑组织，对合并后的62000多个细胞进行了scRNA测序，在单细胞水平上描绘出了精细的小儿小脑肿瘤与小脑发育细胞群对应关系。
2019-多发性骨髓瘤
2019.1.3发表在Blood Cancer Journal
Molecular signatures of multiple myeloma progression through single cell RNA-Seq
https://www.nature.com/articles/s41408-018-0160-x
从15名不同发展阶段患者的骨髓抽提物中提取了597个CD138阳性细胞，分成了4群（L1-L4），其中L2-L4骨髓瘤细胞中与蛋白稳态有关的基因表达较L1组上升，这也与骨髓瘤的发展、生存率降低有关。
其他疾病
2019-脂肪性肝炎
2019.5.10发表在Gut
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31076404
Myeloid cells in liver and bone marrow acquire a functionally distinct inflammatory phenotype during obesity-related steatohepatitis
在肥胖相关的非酒精性脂肪肝(NAFLD)向脂肪性肝炎(NASH)发展的过程中，骨髓来源的髓细胞以单核细胞和巨噬细胞的形式在肝脏中积累。给C57BL/6小鼠喂食高脂、高糖、高胆固醇16周，这期间利用scRNA-seq分析肝脏和骨髓中的骨髓细胞，发现NAFLD髓细胞表型特征的改变
2019-阿尔茨海默症
2019.6发表在Nature
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31042697
Single-cell transcriptomic analysis of Alzheimer’s disease
对48位不同阿尔茨海默症病理程度的个体的前额皮质中80,660个细胞进行了scRNA测序。在6种主要的脑细胞类型中，发现了转录上不同的细胞亚群，包括与病理相关的细胞类型，以髓鞘形成、炎症和神经元生存的调控因子进行表征。
