5月18日，复旦大学研究人员在《Nature：Cell Death & Disease》上发表了名为“Identification of RAC1 in promoting brain metastasis of lung adenocarcinoma using single-cell transcriptome sequencing”的文章，研究人员为治疗肺腺癌提供了新的治疗方法。

https://www.nature.com/articles/s41419-023-05823-y

01 研究背景

肺腺癌(LUAD)是最常见的非小细胞肺癌(NSCLC)类型，生存率很低。大脑是LUAD转移的主要易发器官，然而由于机制未知，目前还未找到有效的治疗方法。

基因组分析显示，脑转移灶中存在PI3K/AKT/mTOR、CDK、HER2/EGFR等一系列显着外显子突变负荷，这些突变可能导致原发性肺癌发展为转移灶。转录组学数据显示WNT/TCF通路在转移中起重要作用。tgf - β在肺癌恶性细胞中表达失调，在肺癌ECM中表达上调，会促进肿瘤的侵袭进程。

02 研究方法

研究人员使用scRNA-seq方法对1例LUAD患者循环肿瘤细胞(ctc)、原发肿瘤组织和转移性肿瘤组织进行了全面的单细胞水平转录组学分析，以鉴定转移相关的生物标志物。进一步对7例患者进行scrna测序以验证癌症转移标志。

基于免疫组织化学染色、细胞学实验、癌症基因组图谱(TCGA)的生存信息和人类蛋白图谱(HPA)数据库的染色结果，对Hallmark基因进行验证。PCA分析显示ctc处于转移组和原发组之间的中间位置。

过渡期相关基因分析发现，RAC1在转移性肿瘤组织(MTT)首选基因集中富集，其功能是调节细胞死亡和凋亡，促进大分子组织。研究人员通过MRI T2WI结果证明，在RAC1过表达的H1975细胞负荷裸鼠模型中，RAC1可以促进脑转移。因此RAC1及其机制可能对抗LUAD脑转移药物的设计有所帮助。

https://www.nature.com/articles/s41419-023-05823-y

研究人员首先对一名LUAD患者的168个单细胞进行了测序。经标准过滤和修剪，168个样品中有124个通过了质量控制。研究设计的总体概述和样本信息如图1所示。首先绘制PCA来显示原发肿瘤、转移性肿瘤、转移旁脑组织和ctc的单细胞分布。研究结果表明癌症在转移过程中处于过渡或中间状态。尽管细胞之间存在异质性，但大多数样本都聚集在其起源组织中，这可能是由于样本量小。然后分析了基于差异表达基因的组织特异性标记并绘制图片。

为揭示EMT状态，研究人员使用EMT特征来量化每个癌症单细胞的上皮和间充质评分。EMT特征的热图在三个癌症人群中显示出不同的模式。上皮信号的比例在MTT中较高。研究人员进一步扩展了数据集，并使用所有8名患者的452个细胞(272个来自转移癌细胞，180个来自原发癌细胞)研究了上皮标志物、间充质标志物和EMT相关通路的标志。结果显示，原发性癌细胞中间充质标志物较高，转移性癌细胞中上皮标志物较高。一些EMT通路信号分子在转移细胞中上调。

为验证转移相关分子，又招募了另外7例患者，通过使用原发或转移组织进行单细胞测序。8例患者单细胞的T-SNE图显示，细胞聚集成12个稳定的亚组，其中RAC1在转移癌细胞中高表达与原发肿瘤和正常肺上皮细胞簇相比，在转移亚组和ctc中发现了RAC1和RAC1相关基因。通路分析表明，RAC1高表达细胞中的基因在粘附、ECM和VEGF信号通路中起关键作用。

03 研究意义

总之，研究人员使用scRNA-seq方法对肺腺癌患者肿瘤组织进行了全面单细胞水平转录组学的分析，鉴定了转移相关的生物标志物，旨在为肺腺癌(LUAD)脑转移的生物标志物、参与的途径和潜在的治疗方法提供新的视角。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41419-023-05823-y

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。