单细胞测序在结直肠癌中的应用-文献案例-IF49.962

研究背景

结肠癌（CRC）是胃肠道中常见的恶性肿瘤，早期症状不明显，随着癌肿的增大而表现出便血、腹泻、局部腹痛等症状，晚期则表现贫血、体重减轻等全身症状。其发病率和病死率是仅次于肺癌的第三种恶性肿瘤疾病。据不完全统计，我国大约有20%患者被诊断出结直肠癌时，已经处于癌症晚期了，且结肠癌死亡的主要原因是肿瘤转移和疾病复发。研究发现，绝大多数预测CRC疾病复发高风险的基因由肿瘤微环境(TME)的细胞表达，特别是癌症相关成纤维细胞(CAF)表达。因此，消除相关肿瘤细胞表达并预防结直肠癌复发，是目前临床诊断研究比较炙热的关注点。2022年11月9日，来自西班牙巴塞罗那科学技术研究所的研究人员在Nature上一篇名为“Metastatic recurrence in colorectal cancer arises from residual EMP1+ cells”的文章，该文首次发现了隐藏在肝脏和肺部中的残余肿瘤细胞，并描述了它们如何演变为这些器官中出现的转移瘤。

实验设计

确定高复发细胞(HRCs)

该团队通过单细胞转录组测序(scRNA-seq）手段，首先对CRC患者样本进行数据分析，发现大多数不良预后基因是由一群独特的肿瘤细胞（包括：CAFs、内皮细胞以及较小程度上髓系细胞）表达的，该团队将其命名为高复发细胞（high-relapsecells，HRCs）。

接着研究团队建立了CRC小鼠模型，模拟手术切除原发肿瘤后发生转移性复发的过程。发现原发性CRC手术后，小鼠肝脏中残留的HRCs的增殖活动很少，对原发性结肠癌的生长没有贡献。但随着时间的推移，残留的HRCs会产生多种细胞类型，包括LGR5干细胞样肿瘤细胞。这群HRC细胞能够脱离原发性结肠癌，迁移到血液中，到达肝脏，并在手术后隐藏一段时间，随后引发明显的肿瘤转移。

残留的EMP1+细胞导致肿瘤复发

为了找到结直肠癌的转移性复发的真正来源，研究人员借助人和小鼠模型，借助单细胞转录组测序技术(scRNA-seq），发现EMP1在 HRCs细胞中高表达，且与EpiHR基因的表达有很大的重叠。进一步通过细胞消融实验，证明了导致肿瘤复发来源于残留的EMP1阳性细胞。

总之，这些研究成果对于临床治疗结直肠癌疾病提供了新的治疗方案，这种新型的辅助免疫治疗可预防结直肠癌转移性复发。除此之外，单细胞转录组测序技术在该研究中，对肿瘤微环境、肿瘤细胞之间异质性、细胞亚型及状态等研究方面，起到了关键性作用。

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