【开年大戏】10x Genomics单细胞 空间转录组 Akoya空间蛋白组，燃燃燃！

2022

这是一个多组学的时代

很多科研大咖已经悄悄的换上了多组学的装备！

2022年，多组学的研究必将遍地开花！

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暂且先看一下别人家是怎么玩转超多组学的吧！

膀胱癌一般发生于膀胱内上皮细胞，是世界上第五大常见的癌症类型之一。目前治疗恶性膀胱癌的方法只有化疗，而在近几年，针对肌层浸润性膀胱癌（MIBC）的分子亚型的研究，让我们对其发病机理有了新的认识，但是这些分子系统可能并不太适合临床诊断和治疗，此外，根据病人的特点进行更精准的治疗也没有相关的研究。

 

 

而在《NATURE COMMUNICATIONS》上发表的“An N-Cadherin 2 expressing epithelial cell subpopulation predicts response to surgery, chemotherapy and immunotherapy in bladder cancer ”文章，采用10x Genomics的单细胞分析平台以及Akoya的Codex-单细胞空间蛋白组分析平台，对25个病人进行了分析，从RNA水平和蛋白水平绘制了膀胱癌的分子蛋白图谱。

 

首先，作者通过10x单细胞核方法对MIBC的肿瘤进行单细胞测序，根据各种细胞群体的标志性基因，发现肿瘤细胞占比约为90%，免疫细胞占比约为5%，成纤维细胞占比约为3%，内皮细胞占比约2%。进一步对各个群体的细胞基因进行分析，发现了两群“冷”肿瘤-KRT13和UPK群体，为了更好的识别表皮细胞，作者进行了无偏分析，发现CDH12表达细胞粘附和细胞发育相关的基因通路有关，尤其发现了ALDH1A1膀胱干细胞标志，推测可能具有干细胞特性，然而“冷”肿瘤群体有分化调控相关基因有关，如PPARG和GATA3基因。

图1:单细胞核转录组分析

其次，为了进一步研究新发现的表皮亚群的分化过程，作者再次用10x Genomics平台对4个正常的膀胱组织进行单细胞核转录组的分析，发现了基底，间质细胞和伞型细胞群体，而之前认为高表达基因均在CDH12群体中表达更低，比如TERT和SOX4，其次采用速率分析，发现群体分化有两种途径，一种是通过CDH12群体，另一种是跳过CDH12群体，最终分化为间质群体和伞状细胞群体，确定CDH12群体是一个关键分化节点。此外，再次采用受配体算法对单细胞核转录组数据进行分析，发现CDH12表皮细胞和T细胞通过 ITGA1相互作用，且与CD8 T细胞有很强的PDL2-PD1和CTLA-4免疫抑制作用。

图2:单细胞核转录组速率分析

为了验证可能的CDH12细胞群体和T细胞的相互作用，作者采用10x Genomics公司的空间转录组-Visium平台，分析肿瘤的空间分布，不仅得到了和单细胞核的相关基因关系，还发现了在Visium玻片高表达CDH12标签的区域也能发现CD8 T细胞的耗竭相关基因。为了进一步在单细胞空间水平上确认CDH12亚群和CD8 T细胞群的位置关系，作者还采用了Akoya公司的Codex超多标平台对肿瘤组织进行多抗体分子的原位分析，分析得到了36w的上皮细胞，14w的免疫细胞和9w的基质细胞，在空间蛋白水平，作者发现了几乎所有的细胞群体，比如CDH12上皮细胞和KRT13表达的上皮细胞等。通过K距离分析，发现CDH12细胞群体存在于很多免疫浸润的区域，而KRT13细胞群体却出现在很多免疫耗竭的区域，且与非CDH12表达的区域相比，CDH12高富集的细胞节点区域也发现有很高的CD49a和PD-1等蛋白，结合阿替利珠单抗治疗结果，也解释了那些在治疗前有高CDH12打分的患者有更好的治疗效果和更高的存活几率。

图3:空间转录组Visium和空间蛋白组Codex分析

就此，作者通过10x Genomics单细胞核转录组，10x Genomics空间转录组-Visium以及Akoya的Codex空间蛋白组平台，从单细胞核RNA水平，空间RNA水平以及空间蛋白水平完成了膀胱癌的治疗预测分析以及可能的机制分析及治疗原理，为未来的治疗和诊断提供了理论依据。