今日话题—-高线粒体含量的癌症单细胞过滤对分析的影响

作者，Evil Genius

今天我们来分享一个简单的内容，线粒体过滤对肿瘤样本单细胞分析的影响。

分析背景

通常由低质量细胞引入的系统噪声如果没有得到适当的解释，可能会模糊生物信号。

常见的质量控制步骤之一包括过滤掉线粒体RNA计数（pctMT）百分比高的细胞，因为高pctMT通常表明细胞死亡。然而，通常使用的过滤阈值，主要来源于对健康组织的研究，对于恶性细胞可能过于严格，因为恶性细胞通常自然表现出更高的基线线粒体基因表达。

对公共的肿瘤单细胞数据进行研究，发现恶性细胞的pctMT明显高于非恶性细胞，但解离诱导的应激特征评分没有显著增加。

具有高pctMT的恶性细胞显示代谢失调，包括增加的异种代谢，这与癌症治疗反应有关。

知识积累

处理单细胞rna测序（scRNA-seq）的关键早期步骤是实施严格的质量控制措施，以排除不代表存活的单细胞的观察结果。根据既定的指导方针，线粒体RNA含量（pctMT）百分比高的细胞通常被排除在分析之外。这种做法是基于将高pctMT与解离诱导的应激和坏死联系起来的证据。

过滤根据的文献来源

pctMT与细胞特异性代谢活动密切相关，导致不同细胞类型之间存在很大差异，并且经常超过传统过滤阈值

大多数将pctMT与细胞质量联系起来的研究都是在健康组织而非病变组织中进行的，而由于线粒体DNA （mtDNA）拷贝数普遍升高或mTOR通路的激活，恶性组织通常表现出更高百分比的线粒体计数。因此，在癌症研究中，使用基于整个细胞群的预定义阈值或中位数绝对偏差来过滤掉具有高pctMT的细胞可能会无意中去除罕见的、功能重要的恶性细胞亚群.

成果一、在各种癌症类型的样本中，恶性细胞的线粒体RNA比例明显高于健康细胞

研究范围：肺腺癌（LUAD）、小细胞肺（SCLC）、肾细胞（RCC）、乳腺癌（BRCA）、前列腺癌、鼻咽癌（NPC）、葡萄膜黑色素瘤、原发性和转移性胰腺癌，涵盖151名患者的439,507个细胞，其中包括155,573个恶性细胞。

根据它们的pctMT值将细胞分类为HighMT或LowMT， pctMT高于15%的细胞被指定为HighMT，低于15%的细胞被指定为LowMT。

恶性细胞亚群的广泛存在，当使用pctMT标准的15%截止值时，通常会被过滤掉。

成果二、高线粒体含量的恶性细胞不强烈表达解离诱导的应激标志物

恶性细胞的HighMT亚群主要不是由解离诱导的应激反应

成果3、空间转录组学揭示了乳腺和肺组织中存在高水平表达线粒体编码基因的活恶性细胞的亚区

空间HD数据

不受解离应激的影响，恶性细胞经常表现出pctMT升高，并且在肿瘤区域的分布是可变的。

成果4、高线粒体含量的细胞具有与线粒体转移和裂变相关的基因特征

线粒体DNA和RNA含量之间的联系

线粒体含量高的恶性细胞存在代谢途径失调

线粒体含量高的细胞通过较高的药物代谢酶和ABC转运蛋白表现出增加的外源代谢

线粒体含量较高的细胞系表现出对代谢药物的耐药性和对靶向EGFR信号的敏感性

具有较高线粒体含量的恶性细胞亚群与先前报道的转录状态和患者临床特征有关

结论

在癌症scRNA-seq数据集中，通常被标准QC程序过滤掉的具有高pctMT的恶性细胞不仅与解离诱导的应激或低质量液滴相关，而且代表着不同的功能性恶性细胞亚群，它们具有改变的代谢功能和潜在的差异药物反应。在癌症研究中纳入HighMT细胞对于提高患者分层的准确性和确定新的治疗靶点至关重要。建议采用更宽松的或数据驱动的pctMT阈值，以防止丢失可能有助于癌症研究和治疗进步的有价值的生物学见解。

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