ixxmu
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9 months ago 胰腺导管腺癌中两种不同的肿瘤相关巨噬细胞 by 单细胞天地
文章概述
文章标题：《Pancreatic cancer is marked by complement-high blood monocytes and tumor-associated macrophages》
发表日期和杂志：2021年发表在life science alliance上
在线阅读链接：https://doi.org/10.26508%2Flsa.202000935
疾病简介及实验设计
疾病简介
胰腺导管腺癌（PDA）是一种恶性肿瘤，起源于胰腺的导管上皮细胞。它是最常见的胰腺癌类型，也是最具侵袭性和致命性的胰腺癌亚型之一。
PDA通常在晚期才被发现，早期症状不明显，如腹痛、消瘦、黄疸等。
PDA的治疗方法取决于肿瘤的分期和患者的整体健康状况。常见的治疗方法包括手术切除肿瘤、放疗、化疗和靶向治疗。
单细胞实验设计
使用工程聚合物支架植入免疫能力强的胰腺癌小鼠体内，以产生与胰腺癌相关的免疫基因信号。
使用单细胞RNA测序主要确定了巨噬细胞基因表达的变化，并揭示了两种不同的巨噬细胞群，这是荷瘤动物所独有的。
单细胞转录组数据情况
数据链接是：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE158356
一共是15个样品，单细胞RNA测序库包括来自对照(n=2)和肿瘤小鼠(使用胰腺癌原位模型(PDA) (n=1)和iKras* p53* (n=1) PDA基因工程模型)、小鼠原位胰腺肿瘤(n=2)、小鼠正常胰腺样本(n=2)、小鼠iKras* p53*肿瘤(n=2)和人肝转移样本(n=5)的生物材料支架的原始和处理数据文件。
#samples
GSM4798240 Control_Scaff
GSM4798241 Tumor_Scaff
GSM4798242 OT_Tumor_1
GSM4798243 OT_Tumor_2
GSM4798244 Liver_Met_A
GSM4798245 Liver_Met_B
GSM4798246 Liver_Met_C
GSM4798247 Liver_Met_D
GSM4798248 Liver_Met_E
GSM5011578 Control_Scaff_B
GSM5011579 iKras_p53_Scaff
GSM5011580 Control_Panc_A
GSM5011581 Control_Panc_B
GSM5011582 iKras_p53_Tumor_A
GSM5011583 iKras_p53_Tumor_B
提供的是10X单细胞标准三个文件，下载所有数据之后按照样品名整理对应的文件即可
fs=list.files('./','genes.tsv.gz')
fs
samples1=gsub('.genes.tsv.gz','',fs)
samples1
library(stringr)
samples2=str_split(samples1,'_',simplify = T)[,2]
samples2 =samples1
length(unique(samples2))
samples2
#samples2 = samples1
lapply(1:length(samples2), function(i){
x=samples2[i]
y=samples1[i]
dir.create(x,recursive = T)
file.copy(from=paste0(y,'.genes.tsv.gz'),
to=file.path(x, 'features.tsv.gz' ))
file.copy(from=paste0(y,'.matrix.mtx.gz'),
to= file.path(x, 'matrix.mtx.gz' ) )
file.copy(from=paste0(y,'.barcodes.tsv.gz'),
to= file.path(x, 'barcodes.tsv.gz' ))
})
对于标准格式的三文件，我们可以先使用read10X函数读取所有的数据，然后使用CreateSeuratObject()函数创建seurat对象即可
##10X标准格式
samples=list.files("./GSE158356/")
samples
dir <- file.path('./GSE158356/',samples)
names(dir) <- samples
#读取数据创建Seurat对象
counts <- Read10X(data.dir = dir)
sce.all = CreateSeuratObject(counts,
min.cells = 5,
min.features = 300 )
dim(sce.all) #查看基因数和细胞总数
as.data.frame(sce.all@assays$RNA$counts[1:10, 1:2])
table(sce.all@meta.data$orig.ident) #查看每个样本的细胞数
head(sce.all@meta.data)
后面就是标准分析啦,对读取进来的数据进行质控、harmony整合以及单细胞细分亚群定义等。
第一层次降维聚类
通过t-SNE对对照和荷瘤动物支架浸润物的可视化，发现两者都有丰富的间质反应，大部分浸润物包括各种髓系亚群，包括巨噬细胞亚群和髓系衍生抑制细胞(MDSCs)
从对照和荷瘤小鼠提取的支架中分离的细胞进行了单细胞RNA测序，然后对所有捕获的基质细胞进行了下游分析。
癌症相关成纤维细胞(CAF)亚群(肌成纤维细胞CAF[myCAF]和炎性CAF[ICAF]) 血管周围细胞 NK细胞 T细胞亚群(CD4和CD8) 双阴性DNT细胞和调节性T细胞[Treg] 浆细胞 肥大细胞 DC 髓系细胞亚群(粒细胞和巨噬细胞)
对支架基因图谱的分析进一步揭示了细胞类型特定的基因特征，鉴于荷瘤小鼠肝脏和血液中髓系细胞和巨噬细胞的变化，对支架相关巨噬细胞(SAM)进行分析，检测到Chil3和白细胞介素6受体(IL6ra)的表达
其他主要分析概述
支架浸润中两种不同巨噬细胞亚群的鉴定
首先比较了荷瘤小鼠与对照组中SAMs的基因表达谱
差异表达基因证实了支架特征，干扰素调节因子7 (Irf7)和转录信号换能器和激活因子1 (Stat1)的表达降低，Chil3的表达增加。与对照SAMs相比，载瘤SAMs具有补体C1qa链和B链(C1qa和C1qb)和髓系细胞2上的触发受体(Trem2)的高表达，以及主要组织相容性复合物(Cd74、H2-D1、H2-Aa和H2-Eb1)的低表达。
通过对SAM的UMAP分析，在对照和肿瘤支架浸润液中发现了两个转录上不同的巨噬细胞群。
对定义每个簇的顶端基因的无偏分析确定C1qa、C1qb和TREM2是SAM1群体的标记，而Chil3、PLAC8和Ly6c2出现作为SAM2的标记。
小鼠胰腺肿瘤巨噬细胞过度表达TREM2和补体基因
对两个原发的小鼠原位PDA肿瘤进行了单细胞RNA测序，确定了上皮细胞、腺泡细胞、成纤维细胞和包括巨噬细胞在内的六种免疫细胞群
与其他免疫细胞相比，原发肿瘤(即TAMS)中的巨噬细胞仅高表达SAMS特征基因(Chil3、TREM2、C1qa和C1qb)，而PLAC8和Ly6c2广泛表达于不同类型的细胞。
通过无偏聚类确定了原发肿瘤中两种不同的巨噬细胞群。与SAM相似，原发肿瘤中的TAM分为两组：一组高表达Chil3、PLAC8和Ly6c2(Chil-TAMS)，另一组高表达C1qa、C1qb和TREM2(CQ-TAMS)
人胰腺癌巨噬细胞过度表达TREM2和补体基因
为了评估TREM2、C1QA、C1QB和PLAC8的表达，分析了一个单细胞RNA测序数据集，包括人类正常/邻近正常胰腺(n=3)和人类PDA肿瘤(n=16)。
与在小鼠身上观察到的一致，TREM2、C1QA和C1QB主要在巨噬细胞中表达，而PLAC8在多种细胞类型中都有表达，包括巨噬细胞。
巨噬细胞被分成两个转录上不同的亚群，这在患者中是一致的。
其中一个群体C1QA、C1QB和TREM2(CQ-TAMS)表达丰富，而另一个群体PLAC8、VCAN、FABP5和RETN(TAMS)表达较高。与小鼠的数据相似，C1QA、C1QB和TREM2在人胰腺癌的巨噬细胞中上调，而在非恶性胰腺的巨噬细胞中表达上调
文章小结
使用工程聚合物支架植入免疫能力强的胰腺癌小鼠体内，以产生与胰腺癌相关的免疫基因信号。 分析发现在荷瘤小鼠和非肿瘤小鼠中，来自支架的细胞浸润物的基因表达存在根本差异，具有肿瘤特异性信号，包括Chil3、TREM2、C1qa和C1qb。 单细胞RNA测序主要确定了巨噬细胞基因表达的变化，并揭示了两种不同的巨噬细胞群，这是荷瘤动物所独有的。一个巨噬细胞群表达Chil3、Ly6c2和PLAC8，另一个巨噬细胞群表达TREM2和补体成分C1qa和C1qb(补体-高巨噬细胞)。 在小鼠原发肿瘤和PDA患者、转移性肝脏病变中存在补体-高巨噬细胞群，而在肿瘤和人类PDA患者的血液中C1QA、C1QB和TREM2的表达增加。因此，定义了与PDA相关的两个截然不同的系统性改变的巨噬细胞群。
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