《Cell》|单细胞+空间转录组绘制人类鳞状细胞癌组成和空间结构图谱

文章信息

文章题目：Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma

发表期刊：《Cell》

影响因子：45.5

PART 1   研究背景

皮肤鳞状细胞癌（cSCC）主要特征是组织极性破坏和基底膜侵袭，是恶性肿瘤的一种。西米普利单抗/Cemiplimab是一款全人源PD-1抗体，用于转移性/局部晚期皮肤鳞状细胞癌的药物。但耐药和生物标志物预测反应的不足，需要更好地表征肿瘤微环境(TME)中的免疫抑制。单细胞转录组学（SC-RNA-Seq）揭示了许多癌症类型的肿瘤内异质性(ITH)，确定了驱动耐药、预测转移风险和介导可塑性的细胞群，但研究往往缺乏识别肿瘤特异性生物学所需的正常组织比较和组织分离过程中空间信息的丢失。然而，空间转录组能够同时捕获TME内数十种细胞类型的位置，这对于理解肿瘤-基质串扰至关重要。

本研究将单细胞转录组测序与空间转录组学和来自一系列人类cSCC和配对正常皮肤的多重离子束成像相结合，揭示了cSCC的空间异质性，突出了控制相关细胞类型定位和状态的潜在细胞间信号，并为进一步研究肿瘤和免疫动力学提供了资源。

PART 2  技术路线

PART 3  研究结论

为了确定皮肤鳞状细胞癌(cSCC)的细胞组成和结构，本研究将单细胞测序与空间转录组学和来自一系列人类cSCC和配对正常皮肤的多重离子束成像相结合。cSCC表现出四个肿瘤亚群，三个涵盖了正常表皮状态的群体，以及癌症特有的肿瘤特异性角化细胞(TSK)群，其定位于纤维血管生态位。单细胞和空间数据映射的配体-受体网络与特定细胞类型的整合，揭示了TSK细胞是细胞间通讯的枢纽。此外，本研究观察到潜在免疫抑制的多种特征，包括T调节细胞(Treg)与CD8 T细胞在区隔化肿瘤基质中的共定位。最后，研究通过人类肿瘤异种移植物的单细胞特性和体内CRISPR筛选确定了特定肿瘤亚群富集基因网络在肿瘤发生中的重要作用。这些数据定义了cSCC肿瘤和基质细胞亚群之间相互作用的空间生态位，以及它们参与癌症的交流基因网络。