单细胞多组学技术揭示肾癌细胞生长调控程序

本研究描述了肾透明细胞癌的单细胞转录组和表观基因组图谱，确定了肿瘤细胞的特异性基因转录和表观基因组调控程序，为设计更有效的治疗策略提供了新的线索。

——浙江大学医学院附属第二医院泌尿外科主任医师温家明

肾细胞癌是一种起源于肾小管上皮的恶性肿瘤据国际癌症研究中心数据库GLOBOCAN统计，2020年，全球肾癌发病率在恶性肿瘤中排名第14位，死亡率排名第15位其中，我国肾癌新发病例约7.3万例，且仍呈上升趋势

肾透明细胞癌是肾癌最常见的病理亚型由于其复杂的肿瘤微环境，各种临床治疗策略的临床表现仍有待提高深入研究微环境中的细胞组成和基因组调控特征，对于了解肾透明细胞癌的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义

不久前，浙江大学医学院附属第二医院泌尿外科主任医师文佳明，副主任医师王博涵与西湖实验室研究员齐谐团队联手，利用单细胞多组学技术，揭示了肾透明细胞癌中的关键调控过程，并发现了潜在的治疗靶点相关研究论文日前发表在国际期刊《细胞发现》上

从成千上万个单细胞中识别特殊蛋白质

由肿瘤细胞，免疫细胞，间质细胞，细胞外基质和各种因素组成的肿瘤微环境是一个非常复杂的生态环境肾透明细胞癌的肿瘤微环境具有高度异质性:同一恶性肿瘤在不同患者之间，同一患者不同部位，不同临床分期的肿瘤细胞存在较大差异，使得部分患者在开始时对靶向治疗和免疫治疗不敏感或最终产生耐药性

在这项研究中，联合团队研究了4例肾透明细胞癌患者的手术标本，患者的肿瘤组织通过单细胞转录组测序和scATAC—seq分析，分别获得了38，097和21，272个单细胞。

总体来看，实验获得的单细胞中，免疫细胞是肾透明细胞癌微环境中的主要细胞群，占70%以上，肿瘤细胞仅占不到10%，还有部分正常组织细胞文佳明介绍

通过设计严格的筛选策略，并结合已公布的人类癌症基因组图谱计划数据库，研究人员确定了四种转录因子，它们是肿瘤细胞特异性富集的，并与患者较差的预后和生存期显著相关，具体为蛋白质HOXC5，VENTX，ISL1和OTP。

基于scATAC—seq捕获的染色质开放信息，研究人员进一步确定了这些转录因子的下游目标基因，并构建了它们的表观调控网络他们发现这些转录因子的靶基因在低氧环境和细胞增殖信号通路中显著富集，并含有大量在肿瘤细胞群体中高表达的基因FXYD2和CRYAB

此外，结合之前的scRNA—seq数据，研究人员发现这些靶基因在肿瘤细胞群体中特异性富集。

发现肾透明细胞癌的潜在治疗靶点。

为了进一步研究这些转录因子对肿瘤细胞的影响，研究人员下调了这些转录因子在肾癌细胞系和异种移植小鼠肿瘤模型中的表达水平，发现这可以显著抑制肿瘤细胞的生长。

同时，结合国际公布的小分子化合物数据库LINCS10，研究人员筛选出两种已被美国美国食品药品监督管理局批准用于疾病治疗的药物进行对照试验。

在培养这两个鉴定的肾细胞系的过程中，研究人员按照预先探索的浓度将筛选出的药物加入细胞培养基中作为药物处理组，同时，对照组在培养基中加入与药物治疗组等体积的二甲基亚砜药物治疗两天后，研究人员收集药物治疗组和对照组的细胞，检测HOXC5，ISL1和VENTX的转录水平

发现药物治疗组HOXC5，ISL1和VENTX的转录水平明显低于对照组基于此，研究人员将转录因子表达水平下调的肾癌细胞系和对照组的肾癌细胞系同时注射到免疫低下小鼠皮下一段时间后，转录因子表达下调组的皮下肿瘤明显小于对照组研究人员认为，下调转录因子的表达水平可以显著抑制肾癌细胞系在体内的生长能力

记者了解到，研究人员对药物治疗组和对照组的肾癌细胞增殖能力进行了测试，发现与对照组相比，药物治疗组的肾癌细胞体外增殖速度明显变慢。

此外，研究人员描述了各种免疫细胞亚群的转录过程和表观特征，并确定了许多对肿瘤细胞和免疫细胞亚群之间具有潜在临床意义的配体—受体相互作用。

这项研究描绘了肾透明细胞癌的单细胞转录组和表观基因组图谱，确定了肿瘤细胞的特定基因转录和表观基因组调控程序，可以为设计更有效的治疗策略提供新的线索文佳明说