乳腺細(xì)胞圖譜的繪制助力乳腺癌高風(fēng)險(xiǎn)人群篩選

乳腺是一個(gè)動(dòng)態(tài)的器官，其對(duì)生理和病理生理?xiàng)l件的反應(yīng)改變了其疾病的易感性，但這些臨床變量對(duì)細(xì)胞狀態(tài)的具體影響仍然知之甚少。

在今年6月發(fā)表在Developmental Cell上的一項(xiàng)研究中，研究人員生成了迄今為止最詳細(xì)的乳腺細(xì)胞圖譜，為其他人找到預(yù)防乳腺癌高風(fēng)險(xiǎn)人群癌癥的方法提供了資源。研究人員使用scRNA-seq、CyTOF和CyCIF分析了54名年齡在19歲到73歲之間的人的乳腺組織，建立了詳細(xì)的乳腺細(xì)胞圖譜。確定了幾個(gè)與乳腺癌危險(xiǎn)因素相關(guān)的乳腺上皮細(xì)胞（MEC）亞群。

 

01 為什么要繪制乳腺圖譜

研究人員之所以專注于開(kāi)發(fā)MEC的詳細(xì)圖譜，是因?yàn)槿橄僭谂�性的一生中�?huì)發(fā)生很大變化，尤其是在青春期、懷孕期間和更年期這三個(gè)時(shí)期。關(guān)鍵細(xì)胞群的比例不僅受生活事件的影響，還受癌癥風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，如BRCA 1/2。而繪制詳細(xì)的乳腺細(xì)胞圖譜可以揭示新的靶向細(xì)胞群。

為了繪制乳腺細(xì)胞圖譜，研究人員對(duì)來(lái)自16名有和沒(méi)有致癌種系突變的人的5萬(wàn)多個(gè)乳腺組織細(xì)胞進(jìn)行了scRNA-seq。他們使用先前的轉(zhuǎn)錄特征來(lái)識(shí)別乳腺特異性的上皮細(xì)胞亞群。

scRNA-seq識(shí)別出不同的細(xì)胞亞型

MEC主要有三種類型，它們都對(duì)乳腺發(fā)育至關(guān)重要：肺泡型（AV）、激素敏感型（HS）和基底型（BA）。每一種細(xì)胞類型在乳腺發(fā)育過(guò)程中具有不同的功能，但它們的形態(tài)和功能隨著年齡的增長(zhǎng)而改變。研究人員在每個(gè)患者樣本中都發(fā)現(xiàn)了這三種細(xì)胞類型，但每種細(xì)胞類型的比例有很大差異。

研究人員通過(guò)識(shí)別每個(gè)MEC譜系中的亞群進(jìn)一步探索了細(xì)胞的異質(zhì)性。他們發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)特征較弱的亞型。他們特別發(fā)現(xiàn)了一種被稱為基底腔（BL）細(xì)胞的AV細(xì)胞亞型，這種細(xì)胞的特征在癌細(xì)胞中比在正常組織中更常見(jiàn)。雖然BL細(xì)胞根據(jù)其關(guān)鍵AV細(xì)胞基因的表達(dá)和其他MEC譜系基因的低表達(dá)被分類為一個(gè)獨(dú)特的肺泡細(xì)胞亞群，但它們共同表達(dá)了來(lái)自其他兩個(gè)MEC譜系的中間水平的基因，BA和HS細(xì)胞。它們還表達(dá)了祖細(xì)胞中常見(jiàn)的基因，包括高水平的ALDH1A3，這表明這些細(xì)胞比其他AV細(xì)胞更具有可塑性或祖細(xì)胞樣。

 

02 找到BL細(xì)胞的弱點(diǎn)

CyTOF和CyCIF分析顯示，與癌基因的種系突變（如BRCA 1/2）或懷孕史無(wú)關(guān)的老年人組織中BL細(xì)胞的顯著積累。研究人員使用了來(lái)自國(guó)際乳腺癌分子分類學(xué)協(xié)會(huì)（METABRIC）的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含了2000多個(gè)人類乳腺腫瘤樣本的信息，以闡明BL細(xì)胞和乳腺癌之間的聯(lián)系。BL獨(dú)特的特征與基底樣乳腺癌密切相關(guān)。通過(guò)基因集富集分析，研究人員發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)乳腺癌基因集中富集的基因集在BL細(xì)胞中高度表達(dá)，提示基底樣乳腺癌起源于BL細(xì)胞。

不同的細(xì)胞亞型被CyTOF識(shí)別，并與scRNA-seq集成

 

03 乳腺中的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和BL細(xì)胞豐度

研究人員轉(zhuǎn)向患者來(lái)源的乳腺類器官，以準(zhǔn)確了解MEC的組成是如何被調(diào)節(jié)的，并可以靶向治療。他們證實(shí)，他們所發(fā)現(xiàn)的所有新譜系（包括BL細(xì)胞）都存在于乳腺類器官中。研究人員通過(guò)移除和添加關(guān)鍵信號(hào)分子來(lái)改變細(xì)胞介質(zhì)的組成，以確定它如何影響MEC的組成。

當(dāng)研究人員從培養(yǎng)液中去除細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β (TGF-β，一種在某些癌癥中起作用的多功能細(xì)胞因子)時(shí)，BL細(xì)胞呈指數(shù)增長(zhǎng)。去除noggin（TGF-β信號(hào)通路的另一個(gè)成分）也有同樣的效果。對(duì)BL細(xì)胞的進(jìn)一步研究以及它們的細(xì)胞命運(yùn)是如何被TGF-β信號(hào)通路調(diào)節(jié)的，將有助于揭示乳腺癌腫瘤，特別是基底樣乳腺癌腫瘤的發(fā)展過(guò)程。

除了BL細(xì)胞，研究人員還發(fā)現(xiàn)了更多未被探索的乳腺細(xì)胞譜系。一些HS和BA細(xì)胞亞群分別與致癌基因突變和懷孕相關(guān)，如BRCA2和人表皮生長(zhǎng)因子受體2（HER2），進(jìn)一步突出了他們使用scRNA-seq實(shí)現(xiàn)的深度和廣度。

這項(xiàng)全面的研究不僅為乳腺癌研究人員提供了一種資源，為治療和預(yù)防提供了新的治療靶點(diǎn)，也為使用單細(xì)胞測(cè)序開(kāi)發(fā)其他組織的詳細(xì)細(xì)胞圖譜提供了路線圖。

 

參考文獻(xiàn)：

Gray GK, Li CM, Rosenbluth JM, Selfors LM, Girnius N, Lin JR, Schackmann RCJ, Goh WL, Moore K, Shapiro HK, Mei S, D'Andrea K, Nathanson KL, Sorger PK, Santagata S, Regev A, Garber JE, Dillon DA, Brugge JS. A human breast atlas integrating single-cell proteomics and transcriptomics. Dev Cell. 2022 Jun 6;57(11):1400-1420.e7. doi: 10.1016/j.devcel.2022.05.003. Epub 2022 May 25. PMID: 35617956; PMCID: PMC9202341.