宫颈癌患者恶性肿瘤干细胞的转化过程以及宫颈癌微环境的细胞组成和相互作用关系

宫颈癌是全世界女性第四大常见恶性肿瘤,每年可造成30多万人死亡。然而,宫颈癌干细胞的鉴定仍不清楚。肿瘤中的一小群具有无限增殖潜能的、能重建肿瘤发生的细胞被称作肿瘤干细胞(Cancer stem cell),又称肿瘤起始细胞(Tumour initiating cell)。是一种小型的特化恶性细胞亚群,通过自我更新和分化在肿瘤中维持相对稳定的比例,并对放疗和化疗等疗法耐受。肿瘤干细胞的起源尚不清楚。

为了探索肿瘤干细胞的起源,有研究认为其起源于分化的非干细胞,这些细胞在恶性转化后获得干细胞样特征。为了探索宫颈癌患者恶性肿瘤干细胞的转化过程以及宫颈癌微环境的细胞组成和相互作用,本文作者联合多组学技术,对细胞特征进行了详细描述。

2023年5月22日,华中科技大学同济医学院附属同济医院癌症生物学研究中心在eBioMedicine杂志上发表了题为Identification of cervical cancer stem cells using single-cell transcriptomes of normal cervix, cervical premalignant lesions, and cervical cancer的研究论文。为宫颈癌前期和恶性病变的微环境提供了更多的研究内容。

 

本文对20例宫颈活检标本(包括5例健康对照、4例高级别宫颈上皮内病变、5例宫颈微浸润癌和6例宫颈鳞状细胞癌)的约122,400个单细胞进行了mRNA测序,多重免疫组化(mIHC)在宫颈癌组织芯片(TMA)上验证了生物信息学结果。

 

实验鉴定了宫颈癌干细胞,并揭示了宫颈干细胞在恶性转化过程中的功能变化。原始的非恶性干细胞特性(以高增殖为特征)逐渐减弱,而肿瘤干细胞特性(以上皮-间质转化和侵袭为特征)得到增强。我们的TMA芯片的mIHC结果证实了癌症干细胞样细胞的存在,并表明该细胞亚群与肿瘤复发相关。此外,我们还研究了不同病变阶段宫颈多细胞微环境结构中的恶性和免疫细胞异质性。而且观察到在病变进展过程中,宫颈微环境中干扰素反应的整体上调。

 

实验部分

为了验证具有特殊转录特征的细胞群体在宫颈癌组织中的存在,作者使用Tissue Cytometry技术对宫颈癌组织TMA芯片进行研究,在多重染色标记下,自动识别肿瘤组织并建立微环境空间分析体系,不但通过精准的单细胞识别算法确定了肿瘤组织中C2亚群的存在,并且根据肿瘤微环境中不同细胞群体的分布情况,结合转录组技术对数据进行了可视化的聚类分析和注释,以此推测目标细胞群体的相互作用关系。

 

文章作者表示,本文发表的价值在于为理解和治疗与宫颈肿瘤干细胞相关的耐药性和转移等肿瘤行为提供了理论意义。在未来的进一步实验探索中,Tissue Cytometry技术作为组织原位精准的定量分析工具,可以帮助更多的科研工作者更更快准确验证蛋白表达、细胞分布、组织形态特异性变化等数据,为多组学研究技术的可靠性打下更坚实的基础。

Figure 1 验证高C2簇细胞百分比与患者预后不良的相关性。

(a)用多重荧光免疫组化染色法显示宫颈癌组织中C2簇细胞的免疫荧光图像(CK5,绿色;TIMP1,青色;EZH2,黄色;SF3B2,红色;COPS8,紫色)。PanCK CK5用于标记癌细胞。

 


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