月下美文单细胞RNA测序绘制出肿瘤血

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导读：

本文献研究背景

本文献研究内容

本文献研究总结

一、研究背景

内皮细胞(EC)代谢是肿瘤血管生成和脉络膜新生血管(CNV)中抗血管生成治疗的新兴目标，但对单个EC代谢转录组知之甚少。通过对28,个小鼠脉络膜ECs(CECs)和萌芽CNV-ECs进行单细胞RNA测序，我们构建了一个分类法来表征它们的异质性。与鼠肺肿瘤ECs(TECs)的比较揭示了跨组织和疾病的不同EC表型的一致标记基因表达，表明类似的血管生成机制。轨迹推断预测静脉向血管生成ECs的分化伴随着代谢转录组的可塑性。ECs在细胞周期进展和静止期间显示出代谢转录组异质性。假设保守基因很重要，体外和体内验证，将SQLE和ALDH18A1鉴定为以前未知的代谢血管生成靶标。

二、研究内容

Part1通过scRNA-Seq鉴定和表征CNV-E

在小鼠中模拟CNV，使用来自健康小鼠的脉络膜作为对照（每个样本6只小鼠，一式三份）重复此过程3次。在质量过滤、批量校正和计算机EC选择之后，执行基于图的聚类以根据其基因表达谱对总共28,个EC进行分组。基于标记基因（簇注解表S2和S3），并使用结果叔分布式随机邻居嵌入（t-SNE）显现。

来自对照小鼠的CEC与来自激光小鼠的健康外周CEC无法区分并且聚集在一起。在激光小鼠中检测到一个新的独立种群，在健康的CEC中不存在，代表CNV-EC。相比于健康的CEC，CNV-ECS表达与反应相关的损伤活化标志物，如Col18a1。这一发现通过定量质谱流式细胞术(CyTOF)在蛋白质水平得到证实。

在CEC中，确定了以前未知的经典动脉、毛细血管和静脉EC表型的亚谱系。例如，确定了大的供应动脉、较小的分枝小动脉（P2）和表达剪切应力标记的动脉ECs（Pi16），其上调激活标记和基质细胞蛋白（P4）。激活的动脉CEC与其他动脉表型聚集在一起，表明转录组相对正常。毛细血管CEC表型表达了外部(P5)和内部脉络膜毛细血管(P6)的特征，其特征在于涉及开窗和VEGF信号传导的基因的差异表达。静脉亚群包括表达大口径血管(P7)、小静脉(P8)、剪切应力(P9)、毛细血管后小静脉(pcvs)(P10)标记的细胞，这些标记上调了先前确定的驻留内皮干细胞(ESC)的CEC特征，以及激活的pcvCEC表型(p11)。我们观察到差异表达Lyve-1的两种推定的淋巴EC表型（LEC[P12]和LEC样[P13]）。

血管生成CNV-EC与正常CEC不同，包括增殖EC和尖端EC（C2），但也包括3种以前未知的表型，这些表型表达了与从pcv过渡到血管生成EC表型（过渡CNV-EC）相关的特征[C3]）、

Part2CECs和CNV-ECs的分类

有趣的是，使用单细胞调节网络推理和聚类（SCENIC）进行转录因子活性分析表明EC亚型中的差异转录因子活性(图2A)。与之前的报道一致，Nr2f2表达在激活的pcvs和过渡的ECs中被诱导。而Sox17表达在动脉ECs中最高。CNV-EC的SCENIC分析还确定了以前未涉及EC规范的转录因子，例如尖端(Tgif1)、未成熟(Smad1和Sox4)和增殖(Trp53)CNV-EC。

使用正交原位定位技术验证了分类法。用于计数转录本数量的定量RNAscope结合EC标记CD的染色，证实了动脉(Gja4)和静脉(Nr2f2)标记转录本没有在相同的CNV-EC中共定位（图S1H）。我们通过健康脉络膜的免疫染色证实了以下EC标志物的表达：（1）动脉ECs（ELN）和小动脉ECs（CXCL12），（2）毛细血管ECs（VEGFR2），和(3)静脉ECs（VWF和SELP）。CNV病变的免疫染色证实了未成熟ECs(APLNR)、尖端ECs(PlGF、LXN和CXCR4)和pcvECs(SPARCL1)标志物的表达。

Part3代谢转录组重编程的一致性分析

我们探讨了代谢转录组重编程是特定于CNV-ECs还是病理性血管生成（例如在肿瘤中）中血管生成开关的更一般标志，因为这将解决血管生物学中的一个基本问题，即不同组织和疾病中的血管是否形成通过相似或不同的机制。因此，我们探讨了CNV和肿瘤在多大程度上包含相似的EC表型，以及它们是否表达一致的基因

?相似性和一致性分析

针对所有检测到的基因，我们探讨了在这些疾病中是否可以检测到相似的EC表型，以及它们是否表达一致的基因。我们进行了差异基因表达和基因集富集分析，以确定CNV-ECs和TECs与CECs和NECs中哪些过程分别上调。

观察到跨CNV-EC和TEC的标记基因集对于几个EC亚群相对相似（图2E和S3A）。此外，相同表型的TECs和CNV-ECs表达一致的标记基因。与CNV-EC类似，轨迹推断分析预测TEC表型的层次起源于表达常驻ESC标记的静脉。

?代谢转录组特征

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