5篇前列腺（癌）单细胞测序文章一览

发稿时间：2019-04-23来源：天昊生物

本期内容为您总结泌尿系统肿瘤之前列腺（癌）中单细胞测序研究概况：从PubMed中通常以如下方式检索能够比较全面地发现某个癌种中的单细胞测序paper。以prostate cancer（PCa）为关键词，7分以上有5篇文章涉及到单细胞测序在前列腺（癌）中的应用，其中15分以上2篇，7-10分3篇。从内容上看2篇涉及到单细胞DNA测序，3篇为单细胞RNA测序（其中一篇为正常的前列腺组织）。

 

 

1. Spatial Intratumor Genomic Heterogeneity within Localized Prostate Cancer Revealed by Single-nucleus Sequencing（少量细胞的单细胞基因组测序揭示了前列腺癌细胞异质性）[1]

 

一篇2018年11月份的European Urology（IF:17.581）为北京医院泌尿外科和病理科等合作完成，主要利用单细胞全基因组测序对来源于2位PCa患者局部损伤（localized lesions）组织的17个肿瘤细胞进行分析（3个正常细胞，1个血细胞样本），单细胞基因组测序基于MALBAC全基因组扩增。

 

结果发现单个肿瘤细胞有更高的突变负荷，从突变图谱、拷贝数变异和染色体重排三个方向分析了单细胞数据结果，而且与已有的PCa突变特征进行比较，并且基于Gleason scores分析了细胞之间的异质性。

 

单细胞基因组测序揭示每个样本体细胞突变图谱

 

2. Utility of single cell genomics in diagnostic evaluation of prostate cancer（结合单细胞基因组数据能够用于前列腺癌诊断评价）[2]

 

本文（Cancer Research, IF:9.13）的几位作者是单细胞DNA测序领域的泰斗级人物，第一篇单细胞DNA测序就是出自他们之手。利用11例患者的前列腺组织样本进行单细胞核DNA测序（single-cell nucleus sequencing），结合临床病理参数能够有效地评价肿瘤的生长和侵入性，基因组数据包括克隆群体的存在、群体的系统结构、拷贝数变异的复杂程度、检测克隆拷贝数特征的细胞比例。这些参数显示与前列腺恶性程度、Gleason score等有较好的相关性。因此联合基因组的这些参数分析能够更好地诊断评价前列腺癌，有效地提高风险评估的准确性和客观性，从而告知治疗决策。

 

3. RNA-Seq of single prostate CTCs implicates noncanonical Wnt signaling in antiandrogen resistance（单细胞转录组揭示CTC中异常信号通路，阐释了细胞异质性影响了前列腺癌治疗的效果）[3]

 

这篇Science针对13位PCa患者利用微流控富集、分离了77个完整的CTCs进行单细胞RNA测序，同时与12个患者组织bulk测序、来源于4个细胞系的30个细胞、5个患者来源的白细胞对照数据进行比较分析。

 

每个个体的CTC展现相当大的异质性，包括雄激素受体（AR）基因突变和剪接变异体的表达。对患者经AR抑制剂治疗的CTC回顾性分析发现，与未治疗的患者相比非常规（）的Wnt信号通路被激活。而前列腺癌细胞中的Wnt5a异常表达能够减弱AR抑制剂的抗增殖效果，然而在耐药的细胞中其抑制能够恢复部分敏感性。因此前列腺癌CTC单细胞测序揭示的信号通路中的异质性能够解释为什么存在治疗失败的情况。

 

4. A Cellular Anatomy of the Normal Adult Human Prostate and Prostatic Urethra（单细胞转录组揭示正常前列腺细胞图谱，单细胞数据有助于提升FACS分选效果）[4]

这篇Cell Reports（IF：8.032）对正常成年人前列腺及前列腺尿道不同结构区域的一共近98000个细胞进行单细胞RNA测序，使用的是10x Genomics Chromium controller系统进行文库制备。有意思的是，文章基于传统的荧光激活流式分选系统（FACS）对特定类型的细胞分选后进行单细胞测序，然后整合这些单细胞数据，利用单细胞分析的细胞表面marker再调整优化FACS分选，发现确实有效地提高了传统方法分选细胞的效果。

 

A-C 传统方法分选及单细胞转录组数据；D-E基于单细胞数据优化分选策略

类似于其它单细胞转录组测序文章，利用免疫荧光的方法对单细胞转录组数据中揭示的基质细胞、上皮细胞以及Club和Hillock上皮细胞类型分别进行了分析和验证。

 

正常前列腺样本中鉴别分离纯的基质细胞亚型

 

5. COX-2 mediates tumor-stromal prolactin signaling to initiate tumorigenesis（单细胞转录组发现关键信号通路，进而研究肿瘤发生机制）[5]

 

PNAS的文章利用前列腺癌原位移植小鼠模型，单细胞RNA测序分析了149个前列腺癌肿瘤细胞，包括原位肿瘤细胞、CTC、肺转移细胞，结合单细胞转录组数据发现了催乳素受体（prolactin receptor）呈异常表达，诱导其表达能够增加肺部转移。继而验证了COX-2, PGE2, prolactin, prolactin receptor之间的调控关系，针对COX-2的抑制剂能够有效抑制催乳素分泌，从而降低肿瘤发生。

 

 

总结：从现有的前列腺（癌）单细胞测序文献能够看出，该领域的单细胞测序研究较少，特别像前列腺癌样本的多细胞图谱还未曾有报道，另外也没有单细胞多组学的研究出现。

 

参考文献

1. Su, F., et al., Spatial Intratumor Genomic Heterogeneity within Localized Prostate Cancer Revealed by Single-nucleus Sequencing. Eur Urol, 2018. 74(5): p. 551-559.

2. Alexander, J., et al., Utility of Single-Cell Genomics in Diagnostic Evaluation of Prostate Cancer. Cancer Res, 2018. 78(2): p. 348-358.

3. Miyamoto, D.T., et al., RNA-Seq of single prostate CTCs implicates noncanonical Wnt signaling in antiandrogen resistance. Science, 2015. 349(6254): p. 1351-6.

4. Henry, G.H., et al., A Cellular Anatomy of the Normal Adult Human Prostate and Prostatic Urethra. Cell Rep, 2018. 25(12): p. 3530-3542 e5.

5. Zheng, Y., et al., COX-2 mediates tumor-stromal prolactin signaling to initiate tumorigenesis. Proc Natl Acad Sci U S A, 2019. 116(12): p. 5223-5232.