题目：Single-cell transcriptome and genome analyses of pituitary neuroendocrine tumors
日期：2021-04-28
期刊：Neuro-Oncology
链接：https://academic.oup.com/neuro-oncology/article/23/11/1859/6256973?login=false
垂体神经内分泌肿瘤（PitNETs，也称为垂体腺瘤）是第二常见的颅内肿瘤，大约每 1000 人中有 1 人发生。PitNETs 的分类包括通过表征激素基因和细胞谱系特异性转录因子 (TFs) 来定义细胞类型。PIT-1 谱系和促肾上腺皮质激素肿瘤通常会分泌过量的激素，这会导致高催乳素血症（分泌催乳素的促泌乳素肿瘤）、肢端肥大症（分泌生长激素的促甲状腺激素肿瘤）、甲状腺功能亢进（分泌促甲状腺激素的促甲状腺激素肿瘤）。
文章对来自 21 名患者的 23 个主要 PitNETs 主要亚型的手术切除样本中的 2679 个单个细胞进行了高精度单细胞 RNA 测序。此外还对来自 5 名患者的 238 个细胞进行了单细胞多组学测序。最后确定了 3 种正常内分泌细胞类型：生长激素细胞、泌乳素细胞和促性腺激素细胞。肿瘤和配对的正常细胞的比较表明，下调基因是促性腺激素肿瘤相关，而上调基因是关于生长激素和泌乳素肿瘤的。此外鉴定了新的肿瘤相关基因，例如AMIGO2、ZFP36、BTG1和DLG5。
使用STRT-seq 方法分析了从 21 名患者手术切除的肿瘤组织样本中获得的总共 2926 个细胞，包括生长激素肿瘤 (n = 4)、泌乳素肿瘤 (n = 1)、促甲状腺激素肿瘤 (n = 1)、沉默促肾上腺皮质激素肿瘤 (n = 4)、促性腺激素肿瘤 (n = 8)、PIT-1 阳性多激素肿瘤 (n = 2) 和 1 例具有不寻常免疫组化组合的肿瘤 ( PAwUIC, n = 1)。对于 2 名患者（P1 和 P2），样本来自初次手术和二次手术；因此，总共有 23 个样本用于 scRNA-seq。
质控后得到2679 个（91.6%）高质量细胞，在单个细胞中检测到的基因中位数为 5616 。
此外，还对 5 名患者（P17、P18、P19、P20 和 P21）的 409 个细胞和 9 名患者的大量 WGS 进行了单细胞多组学（基因组和转录组）测序。
图(A) PitNETs scRNA-seq 和单细胞多组学测序分析的工作流程。(B) 患者的临床详细信息，按肿瘤类型排序。Somato，生长激素肿瘤；Lacto，泌乳素肿瘤；Thyro，促甲状腺肿瘤；PIT-1+Pluri，多激素 PIT-1 阳性肿瘤；Cortico，促肾上腺皮质激素肿瘤；Gonado，促性腺激素肿瘤；PAwUIC，具有不寻常免疫组化组合的垂体腺瘤。* 表示患者有 2 个手术样本。
这里对肿瘤细胞进行了 PCA，结果分出3大群，对应 3 个腺垂体细胞谱系。
图C表明 4 个生长激素肿瘤（P2、P5、P15 和 P16）的细胞聚集在一起。
此外还对20 个样本进行了bulk RNA-seq，其中 18 个是在液氮中冷冻的独立样本（PB1-PB18），2 个来自scRNA-seq 的患者（P4 和 P6）。图D显示PCA 结果与 scRNA-seq 结果一致。
图F能够看到，干细胞特异性SOX2和SOX9在一些肿瘤的一小部分细胞中表达。表达 T-PIT 和 SF-1 (P11) 的肿瘤中也会显著表达SOX9，反映了肿瘤的转录失调。
比较生长激素、促性腺激素和泌乳素肿瘤细胞及其匹配的正常细胞，分别鉴定出 372、643 和 1859 个 DEG。
与正常促性腺激素相比，促性腺激素肿瘤中的LHB、GNRHR、ESR1和PGR显著下调，此外下调基因还富集在：细胞群增殖的调节（CDKN1A、CDKN2A、ZFP36、BTG2、DLG5和ZBTB16）、上皮发育（KRT8、KRT18和KLF4）、激素代谢过程（LHB，GAL和ESR1），表明这些肿瘤的细胞增殖、激素产生和上皮功能异常。
图E显示，与正常组相比， MEG3的表达水平在所有促性腺激素肿瘤中显著降低；CCND1在所有促性腺激素肿瘤和 2 个生长激素肿瘤中上调；有趣的是，GADD45G在促性腺激素肿瘤中显著下调，但在生长激素肿瘤中上调，这个以前未被发现。
基因组 CNV 分析经常出现在 PitNET 中，但还没有在单细胞水平做过。
这里看到，62%（21 个中的 13 个）的肿瘤有 CNV；5 个肿瘤（P1、P8、P10、P12 和 P20）表现出严重的基因组破坏，有8 个肿瘤在 1-3 个染色体上表现出 CNV。同时对 7 个肿瘤的组织样本进行了 WGS，也验证了scRNA数据中推导出的 CNV结果。来自同一患者的单个肿瘤细胞显示出相似的 CNV 模式，表明肿瘤内基因组异质性较小。
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