本次研究描繪了腎透明細(xì)胞癌的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組圖譜，識(shí)別了腫瘤細(xì)胞特異的基因轉(zhuǎn)錄和表觀調(diào)控程序，可為設(shè)計(jì)更有效的治療策略提供新的線索。
(資料圖片)
——文甲明 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院泌尿外科主任醫(yī)師
腎細(xì)胞癌（以下簡稱腎癌）是起源于腎小管上皮的惡性腫瘤。據(jù)國際癌癥研究中心數(shù)據(jù)庫GLOBOCAN統(tǒng)計(jì)，2020年全球腎癌的發(fā)病率居惡性腫瘤第14位，死亡率居第15位。其中，我國新發(fā)腎癌約7.3萬例，且仍呈上升趨勢(shì)。
腎透明細(xì)胞癌則是腎癌中最常見的病理亞型。由于其復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境，當(dāng)前多種臨床治療策略的臨床表現(xiàn)仍有待提升。深入刻畫腎透明細(xì)胞癌微環(huán)境中的細(xì)胞組成和基因組調(diào)控特征，對(duì)于理解腫瘤致病機(jī)理和開發(fā)新的治療策略具有重要意義。
不久前，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院泌尿外科主任醫(yī)師文甲明、副主任醫(yī)師王博涵課題組聯(lián)合西湖實(shí)驗(yàn)室謝琦研究員團(tuán)隊(duì)，利用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)揭示了腎透明細(xì)胞癌中的關(guān)鍵調(diào)控程序，發(fā)現(xiàn)了潛在的治療靶點(diǎn)。相關(guān)研究論文日前發(fā)表在國際期刊《細(xì)胞發(fā)現(xiàn)》上。
從數(shù)萬個(gè)單細(xì)胞中識(shí)別特殊蛋白質(zhì)
由腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及各種因子構(gòu)成的腫瘤微環(huán)境，是非常復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境。腎透明細(xì)胞癌的腫瘤微環(huán)境具有高異質(zhì)性：同一惡性腫瘤在不同患者個(gè)體間或者同一患者體內(nèi)不同部位腫瘤細(xì)胞間以及不同臨床階段中，都存在較大差異，這使得一部分患者對(duì)靶向治療和免疫治療初始就不敏感或者最終產(chǎn)生耐藥性。
此次研究中，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)對(duì)4例腎透明細(xì)胞癌患者的手術(shù)標(biāo)本進(jìn)行研究，對(duì)患者的腫瘤組織進(jìn)行了單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（scRNA-seq）和單細(xì)胞染色質(zhì)可及性實(shí)驗(yàn)技術(shù)（scATAC-seq）分析，分別獲得了38097個(gè)和21272個(gè)單細(xì)胞。
“總的來說，實(shí)驗(yàn)獲取的單細(xì)胞中，免疫細(xì)胞是腎透明細(xì)胞癌微環(huán)境中主要的細(xì)胞群體，占比大于70%，腫瘤細(xì)胞只占不到10%，還有一些正常組織細(xì)胞?！蔽募酌鹘榻B。
通過設(shè)計(jì)嚴(yán)格的篩選策略，并結(jié)合公開的人類癌癥基因組圖譜計(jì)劃數(shù)據(jù)庫（TCAGA-KIRC），科研人員識(shí)別了4個(gè)腫瘤細(xì)胞特異富集且顯著和病人更差預(yù)后生存相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，具體為蛋白HOXC5、VENTX、ISL1和OTP。
基于scATAC-seq捕獲到的染色質(zhì)開放信息，科研人員進(jìn)一步識(shí)別出了這些轉(zhuǎn)錄因子的下游靶基因并構(gòu)建了其表觀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。他們分析發(fā)現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)錄因子的靶基因顯著富集于低氧環(huán)境和細(xì)胞增殖信號(hào)通路，且包含多個(gè)在腫瘤細(xì)胞群體中顯著高表達(dá)的基因FXYD2和CRYAB。
此外，結(jié)合先前的scRNA-seq數(shù)據(jù)，科研人員發(fā)現(xiàn)這些靶基因特異性地富集于腫瘤細(xì)胞群體。
發(fā)現(xiàn)腎透明細(xì)胞癌潛在治療靶點(diǎn)
為進(jìn)一步調(diào)查這些轉(zhuǎn)錄因子對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響，科研人員在腎癌細(xì)胞系和異種移植小鼠腫瘤模型中分別下調(diào)這幾個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)水平后發(fā)現(xiàn)，這樣做能夠顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長。
同時(shí)，結(jié)合國際公開的小分子化合物擾動(dòng)數(shù)據(jù)庫LINCS10，科研人員篩選出了2個(gè)已被美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于疾病治療的藥物進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。
科研人員分別在兩個(gè)鑒定出的腎癌細(xì)胞系培養(yǎng)過程中，將篩選出來的藥物按提前摸索好的濃度加入到細(xì)胞培養(yǎng)基中，作為藥物處理組；同時(shí)在對(duì)照組中向培養(yǎng)基中加入與藥物處理組等量體積的二甲基亞砜。藥物處理兩天后，科研人員收集藥物處理組和對(duì)照組細(xì)胞，檢測(cè)HOXC5、ISL1和VENTX的轉(zhuǎn)錄水平。
經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，藥物處理組的HOXC5、ISL1和VENTX的轉(zhuǎn)錄水平明顯低于對(duì)照組?；诖耍蒲腥藛T將下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)水平的腎癌細(xì)胞系和對(duì)照組的腎癌細(xì)胞系，同時(shí)以同樣數(shù)量注射到免疫缺陷小鼠皮下。一段時(shí)間后，下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)水平組小鼠的皮下腫瘤明顯小于對(duì)照組小鼠?？蒲腥藛T認(rèn)為下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)水平能明顯抑制腎癌細(xì)胞系細(xì)胞在體內(nèi)的生長能力 。
記者了解到，科研人員檢測(cè)了藥物處理組、對(duì)照組的腎癌細(xì)胞的增殖能力，發(fā)現(xiàn)藥物處理組與對(duì)照組相比，腎癌細(xì)胞體外增殖速度明顯減慢。
此外，科研人員刻畫了對(duì)各個(gè)免疫細(xì)胞亞群的轉(zhuǎn)錄程序和表觀特征，并在腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞亞群間識(shí)別出了多對(duì)具有潛在臨床意義的配體—受體互作對(duì)。
“本次研究描繪了腎透明細(xì)胞癌的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組圖譜，識(shí)別了腫瘤細(xì)胞特異的基因轉(zhuǎn)錄和表觀調(diào)控程序，可為設(shè)計(jì)更有效的治療策略提供新的線索?！蔽募酌鞅硎?。
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