项目文章|单细胞转录组学揭示胆管癌异质性-技术前沿-资讯-生物在线

项目文章|单细胞转录组学揭示胆管癌异质性

作者:上海伯豪生物技术有限公司 2025-07-21T00:00 (访问量:1378)

期刊:Journal of Hematology & Oncology

影响因子:40.4

伯豪技术服务+产品:scRNA-seq、伯优®单细胞测序组织保存液

 

 

研究背景

胆管癌(Cholangiocarcinoma, CCA)作为第二常见的原发性肝脏恶性肿瘤,其高度异质性导致临床预后和治疗响应存在显著差异。肝内胆管癌(ICCA)与肝外胆管癌(eCCA)虽共享胆管上皮起源,但在胚胎发育、解剖微环境和分子特征上存在本质区别。

 

实验材料

28例初治患者样本,其中包括7例胆总管结石或囊肿相关的炎症性肝外胆管(iBTs)、8例ICCA、9例肝门部eCCA(eCCA-P)及4例远端eCCA(eCCA-D),用于单细胞转录组测序;

此外还有16例患者来源的类器官(PDO),包括10例iCCA、5例eCCA-P和1例eCCA-D,用于药物筛选。

 

关键技术

scRNA-seq、伯优®单细胞测序组织保存液

(技术服务及科技产品由伯豪生物提供)

 

 

研究结果

1. CCA亚型的单细胞景观图谱

 

样本设计:对28例初治患者(7例慢性胆管炎、8例ICCA、9例肝门部eCCA-P、4例远端eCCA-D)的109,071个细胞进行scRNA-seq(图1A)。

细胞分群:鉴定9大细胞类型(上皮/内皮/间质/施万/髓系/B/浆/T-NK/肥大细胞),发现eCCA中施万细胞和肥大细胞显著富集,ICCA则富含髓系细胞(Kupffer细胞相关免疫生态位)(图1B-F)。

癌前状态:非恶性上皮细胞(nEPCs)在炎症胆管中呈现胃/肠化生特征,而肿瘤内nEPCs则激活上皮-间质转化(EMP)和免疫调节程序,提示亚型特异性癌变路径(图S3)。

图1. 患者单细胞景观图谱

2. 恶性上皮细胞的分子分型与临床关联

元程序(Meta-programs, MPs):通过非负矩阵分解(NMF)鉴定7种恶性上皮细胞功能状态(图2A-C),其中包括:

MP_03(衰老程序):ICCA主导,表达SASP表型基因(*CXCL2/3/8*, CDKN1A)

MP_07(IFN响应程序):eCCA富集,高表达ISGs(*IFIT1/3*, ISG20)

作者基于MPs将CCA分为4类(图2E):

增殖型(G1/S-G2/M程序)

腺体型(黏膜防御-代谢程序)

IFN响应型(eCCA主导,高淋巴结转移率)

衰老型(ICCA主导)

预后验证:独立队列(TMA, *n*=133)证实:IFN响应标志物(IFITM1↑)预示不良生存(*p*<0.05),而衰老标志物(ATF3↑)与较好预后相关(图2J-M)。

图2. 解析不同的CCA亚型之间恶性元程序的异同

3. 分子分型指导精准治疗

PDO药敏验证:16株CCA类器官(10 ICCA/6 eCCA)重现分子亚型(图3A-B)。

亚型特异性药物响应:

IFN响应型PDO对DNA损伤/表观遗传靶向药物普遍耐药(图3C, S13B)。

衰老型及腺体型PDO药物敏感性更高(图3D-G)。

图3. PDO模型验证CCA亚型药物响应

4. eCCA特异性基底样祖细胞的发现

LY6D⁺细胞亚群:在eCCA中鉴定到基底样恶性上皮细胞簇(c7),高表达干性基因(LY6D, KLK7, CDH3)(图4A-F)。

功能验证:

干性:CytoTRACE分析显示c7具高分化潜能(图4G);QBC-939细胞系中LY6D⁺细胞球体形成能力提升3.8倍(*p*<0.001)(图5F)。

耐药性:LY6D⁺细胞对吉西他滨/顺铂/5-FU的IC₅₀显著高于LY6D⁻细胞(图5G)。

成瘤性裸鼠移植模型中LY6D⁺细胞肿瘤体积增大2.3倍(*p*<0.01)(图5H-I)。

空间定位:RNA原位测序(ISS)证实LY6D⁺癌细胞与基底/干性标志物(KLK7, SOX9)共定位(图5B-C)。

图4. eCCA特异性的基底样祖细胞确定

图5. eCCA特异性的基底样祖细胞展现出基底细胞和干性特征并具有更强的抗药性

5. ISG15富集微环境维持祖细胞生态位

间质-免疫互作:

Per_ISG15周细胞:

eCCA中高表达ISG15,通过EDN1-EDNRA/B通路与LY6D⁺细胞互作(图6G)。

Macro_ISG15巨噬细胞:

通过GAS6-AXL信号激活LY6D⁺细胞(图S10B)。

ISG15功能机制:

刺激QBC-939细胞后,干性基因(CD44, EPCAM)表达上调2-4倍(图8I-J),球体形成能力增加2.1倍(*p*<0.01)(图8G-H)。

在eCCA类器官(PDO)中,ISG15显著增强顺铂/吉西他滨耐药性(图S13)。

临床意义:

ICGC队列中ISG15⁺ eCCA患者总生存期缩短(HR=1.86, *p*=0.031)(图8E)。

图6. CCA间质微环境单细胞转录组分析

图8. 特定的间质-免疫生态位维持基底样祖细胞

 

结语

本研究揭示了不同的CCA亚型在表型上的分类、来源,以及在转录水平上的异质性,从耐药性、预后和亚型上对CCA中的肿瘤细胞状态进行了区分。此外,本研究发现了在eCCA中特异性存在的,具有强耐药性的基底样祖细胞——LY6D+肿瘤细胞,它们特异性富集于ISG15+的生态位中,由ISG15维持并调控其耐药性。这一发现对后续的预后生物标志物及靶向药物的研发提供了新的思路。

 

参考文献:Liu, C., Wang, X., Liu, E. et al. Deciphering cholangiocarcinoma heterogeneity and specific progenitor cell niche of extrahepatic cholangiocarcinoma at single-cell resolution. J Hematol Oncol 18, 66 (2025). https://doi.org/10.1186/s13045-025-01716-z

 

伯优®单细胞测序组织保存液

本产品专为人、小鼠等动物新鲜组织样本的保存和运输而设计。组织在4°C条件下保存72小时以内,可制备成高活率的细胞悬液,满足单细胞测序的实验要求。

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