大家好,今天给大家介绍的这一篇题为 Single-cell RNA sequencing highlights the functional role ofhuman endogenous retroviruses in gallbladder cancer(单细胞RNA测序强调人内源性逆转录病毒在胆囊癌症中的功能作用)胆囊癌(GBC)是胆道最常见的恶性肿瘤,诊断晚,生存率低,需要不断寻找新的诊断生物标志物和治疗靶点。
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研究背景
胆囊癌 (GBC) 是胆道最常见的恶性肿瘤,诊断较晚,生存率低,需要继续寻找新的诊断生物标志物和治疗靶点。人类内源性逆转录病毒 (HERV) 特别容易在多种癌症中被重新激活,并与癌症进展和免疫治疗有关。
对 4 例 GBC 患者的肿瘤组织和配对邻近组织进行单细胞 RNA 测序。采用双荧光素酶报告基因测定法测定HERV序列的增强子活性。
我们剖析了细胞多样性并描述了GBC的HERV转录组学景观。我们发现 HERV 以细胞类型特异性方式转录,不同的 HERV 家族与不同的生物学效应相关。HERV可以作为增强子发挥作用,可能引起邻近基因表达的改变。随着上皮细胞的恶性转化,HERVH的转录水平逐渐升高,表明HERVH可能是GBC的潜在早期诊断生物标志物。HHLA2 是一种新兴的免疫检查点,由 HERVH 衍生,与 HERVH 表现出表达相关性,并被确定为免疫治疗的有希望的靶点。
见图一
GBC 和邻近正常组织中的单细胞景观和 HERV 表达模式。
图一
a 一种研究设计概述。
b 来自肿瘤和邻近正常组织的 28,301 个单细胞的 tSNE 投影,按细胞类型进行颜色编码。
c 小提琴图显示了主要细胞类型的典型标记基因的表达。
d 不同组织类型中主要细胞类型的相对比例(上图)。点图显示了主要细胞类型在不同组织类型中的分布,通过 Ro/e 估计,33每种细胞类型中观察到的细胞数量与预期细胞数的比率(底部)。
e 比较匹配样本中活性 HERV 位点的数量(上)和 HERV 的总体表达(下)。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
f 仅基于 HERV 表达的肿瘤组织中所有单细胞的 tSNE 图。使用前 1000 个可变 HERV 位点。
g 点图显示主要细胞类型的细胞类型特异性 HERV 家族的表达。
见图二
HERV衍生增强子预测。
图二
a 每种主要细胞类型GBC和正常组织细胞之间HERV的总体表达比较。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
b 显著上调的 HERV 位点对 HERV 表达增加的贡献。
c HERV衍生增强子预测的工作流程。
d 双荧光素酶报告基因测定示意图。pGL3-启动子载体含有荧光素酶基因上游的SV40启动子。含有推定增强子元件的 HERV 可以插入启动子-luc+ 转录单元的上游。使用含有SV40增强子序列的PGL3对照作为阳性对照。
e 双荧光素酶报告基因测定,用于检测 GBC-SD 中 HERV 衍生基因组片段的增强子活性。数据显示为标准差±均值。∗∗,p < 0.01;∗∗∗,第 < 0.001 页;∗∗∗∗,第 < 0.0001。每个比较的显著性值通过学生的 t 检验计算。当两组方差不同时,使用 Welch 的 t 检验。至少进行了三次生物学重复。
见图三
恶性转化过程中恶性细胞的鉴定和HERVH去抑制。
图三
a上皮细胞的 tSNE 投影,按细胞类型进行颜色编码。
b 显示每种上皮细胞亚型的 CNV 评分的箱线图。
c 小提琴图显示 EDN1 在两种非恶性亚型中的表达。
d 不同组织类型中上皮细胞亚型的相对比例(左)。点图显示了通过 Ro/e 估计的不同组织类型中上皮细胞亚型的分布(右)。
e 上皮细胞亚型中 HERV 总体表达的比较。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
f 与非恶性细胞相比,恶性细胞中的 HERV 家族上调(调整后的 p 值< 0.05,log2FC > 0.5)。
g Monocle2 推断的恶性上皮细胞和正常上皮细胞的分化轨迹,按细胞类型进行颜色编码。
h HERVH元件沿分化轨迹的动态表达变化。
i 热图描绘了恶性细胞中基因和 HERV 家族之间的表达相关性(左图,还显示了 Spearman 相关系数)以及这些相关基因在上皮细胞亚型中的相对表达(右图)。
j 小提琴图显示上皮细胞亚型中收集的免疫检查点的表达。
k 散点图显示 HHLA2 和 HERVH 元素之间的表达相关性。显示了斯皮尔曼相关系数和双尾p值。
见图四
增殖性T细胞显示HERV的突出表达水平。
图四
a T细胞的tSNE投影,按细胞类型进行颜色编码。
b 显示 T 细胞亚型典型标记基因表达的小提琴图。
c 不同组织类型中T细胞亚型的相对比例(左)。点图显示了 T 细胞亚型在不同组织类型中的分布,由 Ro/e 估计(右)。
d 每种 T 细胞亚型的 GBC 和正常组织细胞之间 HERV 总体表达的比较。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
e HERV 家族在 GBC 衍生的 T 细胞亚型中上调(校正 p 值< 0.05,log2FC > 0.5)。
f 热图描绘了肿瘤衍生增殖性 T 细胞中基因与 HERV 家族之间的表达相关性(左图,还显示了 Spearman 相关系数)以及这些相关基因在所有增殖性 T 细胞中的相对表达(右图)。
见图五
IgG基因与血浆B细胞中邻近的MLT1C位点相关。
图五
B 细胞的 tSNE 投影,按细胞类型进行颜色编码。
b 显示 B 细胞亚型典型标记基因表达的小提琴图。
c 不同组织类型中B细胞亚型的相对比例(左)。点图显示了 B 细胞亚型在不同组织类型中的分布,由 Ro/e 估计(右)。
d 比较每种 B 细胞亚型的 GBC 和正常组织细胞之间 HERV 的总表达。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
e HERV 家族在 GBC 来源的滤泡 B 细胞中上调(调整后的 p 值< 0.05,log2FC > 0.5)。
f 散点图显示指示基因与 HERV 位点之间的表达相关性。显示了斯皮尔曼相关系数和双尾p值。
g 点图显示血浆 B 细胞中 MLT1C 位点的表达水平。
h 显示 IgG 基因在血浆 B 细胞中表达的小提琴图。
见图六
HERVH在髓系细胞中的激活。
图六
a DC 的 tSNE 投影,按细胞类型进行颜色编码。
b 显示DC亚型典型标记基因表达的小提琴图。
c 不同组织类型中DC亚型的相对比例(左)。点图显示了 Ro/e 估计的不同组织类型中 DC 亚型的分布(右)。
d 每种 DC 亚型的 GBC 和正常组织细胞之间 HERV 总体表达的比较。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
e HERV家族在GBC衍生的mo-DC中上调(调整后的p值<0.05,log2FC>0.5)。
f 热图描绘了肿瘤来源的 mo-DC 中基因和 HERV 家族之间的表达相关性(左图,还显示了 Spearman 相关系数)以及这些相关基因在所有 mo-DC 中的相对表达(右图)。
g 散点图显示指示基因与 HERV 家族之间的表达相关性(左)。显示了斯皮尔曼相关系数和双尾p值。小提琴图显示基因 MMP7 在 mo-DC 中的表达(右)。
h HERV 家族在 GBC 来源的髓系细胞亚型中上调(校正 p 值< 0.05,log2FC > 0.5)。
i 散点图显示指示基因与 HERV 位点之间的表达相关性(左)。显示了斯皮尔曼相关系数和双尾p值。显示巨噬细胞中基因CEACAM5表达的点图(右)。
见图七
成纤维细胞中MER65-int的活化。
图七
a 成纤维细胞的 tSNE 投影,按细胞类型进行颜色编码。b 显示成纤维细胞亚型典型标记基因表达的小提琴图。c 成纤维细胞亚型在不同组织类型中的相对比例(左)。
点图显示了通过 Ro/e 估计的不同组织类型中成纤维细胞亚型的分布(右)。
d 每种成纤维细胞亚型的 GBC 和正常组织细胞之间 HERV 总体表达的比较。采用双侧Wilcoxon秩和检验评估统计学显著性。
e HERV 家族在 GBC 衍生的成纤维细胞亚型中上调(校正 p 值< 0.05,log2FC > 0.5)。
f 散点图显示指示基因与 HERV 位点之间的表达相关性(上图)。显示了斯皮尔曼相关系数和双尾p值。显示 iCAF 中指示基因表达的小提琴图(底部)。
g 热图描绘了肿瘤来源的 myoCAF 中基因和 HERV 家族之间的表达相关性(左图,还显示了 Spearman 相关系数)以及这些相关基因在所有 myoCAF 中的相对表达(右图)。
h HERV 家族在 GBC 来源的内皮细胞中上调(调整后的 p 值< 0.05,log2FC > 0.5)。
02
研究结论
在这项研究中,我们考虑使用唯一的定位读数来实现TE量化,以确保定位精度并获得位点信息。随着人们对HERV的生物学意义的了解,我们相信,为HERV量身定制的scRNA-seq计算管道将迅速发展,以兼容各种scRNA-seq方案。总之,我们的工作强调了HERV在GBC中的功能作用,并为癌症诊断和管理提供了新的资源。
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