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国内又一篇!利用10x Genomics Visium空间基因表达解决方案发表文章!
发布日期:2021-07-05浏览:

2021年5月上海东方肝胆外科医院的研究人员发表了文章《Comprehensive Analysis of Spatial Architecture in  Primary Liver Cancer》,利用10x Visium空间转录组技术揭示原发性肝癌的空间转录异质性。

 

晶能生物有幸为实验部分提供了10x Visium空间转录组技术方面的技术和服务。下面就由小编和大家分享该文章。


 

Comprehensive Analysis of Spatial Architecture in  Primary Liver Cancer

 

  • 发表期刊:《BioRxiv》

  • 发表时间:2021年5月

  • 作者单位:上海东方肝胆外科医院

  • 涉及的晶能生物服务产品:10x Visium空间转录组技术

 

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文章摘要



 

异质性是癌症预防和治疗的主要挑战。在这里,作者首先构建了原发性肝癌 (PLC) 的高分辨率空间转录组,其中包含 7 名患者的 21 个组织中的 84,823 个点。从非肿瘤到肿瘤边缘到肿瘤区域的空间肿瘤微环境 (TME) 特征的顺序比较表明,肿瘤包膜可能影响肿瘤内空间簇的连续性、转录组多样性和免疫细胞浸润。在局部,我们发现 100 μm 宽的簇-簇边界处的双向配体-受体相互作用有助于维持肿瘤内结构。我们的研究为不同的 PLC 肿瘤生态系统提供了新的见解,并对癌症干预具有潜在的益处。

 

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材料与方法



 

材料:

本研究收集了7名患者的21份组织样本,其中包括5例肝细胞癌(HCC-1、2、3、4、5)、1例肝细胞和胆管细胞癌混合型(cHC-1)及1例肝内胆管细胞癌(ICC-1)。其中,HCC-1/2/3/4和cHC-1,分别进行了三个连续切片(N:非肿瘤;L:肿瘤边缘;T:肿瘤);而ICC-1,仅收集了L-肿瘤边缘切片;HCC-2,还收集了门静脉癌栓的切片(P)。对于 HCC-5,完整的肿瘤结节(直径约 1 cm)被切成四部分(指定为 HCC-5A、B、C、D)以形成一个完整的平面用于 空间转录组分析。

 

方法:

利用10x Genomics Visium平台对这些切片进行空间转录组测序。

 

 

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研究结果



 

1.用空间转录组学探索原发性肝癌结构

 

对于本研究中的Visium空间基因表达解决方案,根据 H&E 图像显示,每个Spot直径达到 55 μm,捕获大约 8-20 个细胞。测序数据显示,每个点的基因中位数约为3000个。一般来说,肿瘤区域的 UMI 数量大于正常区域的数量,这与之前的研究一致。为了验证转录组学特征是否与组织学信息一致,我们将 H&E 染色图像与其对应的 ST 数据进行了比较。结果证实,由细胞类型标记基因表达定义的区域与病理图像高度一致。具体而言,ALB和CYP2E1在正常区域高表达;肿瘤区域中的 GPC3 和 ARK1B10高表达;KRT19 在胆管癌区域高表达;COL1A1 在被膜和间质区域高表达。

 

 

2.PLC 空间异质性的不同模式

 

聚类分析结果显示,HCC-1T、HCC-3T和HCC-4T的Cluster具有区域分布特征,而HCC-2T和cHC-1T的Cluster是相互交织的。HCC-3L的Cluster-5是一个独特的Cluster。分层聚类分析结果显示,来自相同类型区域的Cluster在总体上更相似,扩散图分析表明正常和肿瘤区域Cluster位于分支中,基质区域Cluster位于连接处。间质区域富含成纤维细胞和内皮细胞,而不同肿瘤区域的免疫细胞表现出高度的多样性。变异曲线分析结果发现T细胞、B细胞、内皮细胞和成纤维细胞的变异模式是高度相似的,而NK细胞和髓细胞是高度变异的。

 

 

3.肿瘤边缘微环境特征

 

HCC-1、HCC-3和HCC-4中的肿瘤边缘&肿瘤组织切片的肿瘤区域具有更高的空间连续性和更低的转录组多样性。包膜完整的肿瘤组织具有较高的空间连续性和较低的转录组多样性,其完整性与肿瘤细胞的空间异质性及其周围间质和免疫细胞的分布密切相关。基因组变异分析发现,包膜完整性对正常和肿瘤区域的信号通路活性影响不大。

 

 

4.PLC的瘤内异质性

 

通过每个肿瘤Cluster的标志通路活性的分层聚类分析,确定出两个模块,Module-1 显示细胞周期和代谢相关通路的高活性;而 Module-2 在炎症、血管生成和上皮-间质转化方面具有更高的活性。HCC-1的肿瘤Cluster属于两个不同的模块,T.2(在HCC-1T中代表Cluster2)为模块2,T.5&6(在HCC-1T中代表Cluster5&Cluster6)为模块1。从空间转录组数据推断出的拷贝数变异大多与WES数据一致,这表明从空间转录组数据推断出的拷贝数变异是可靠的。而且空间转录组数据在不同肿瘤簇之间产生了更微妙的拷贝数异质性。这些结果表明肿瘤内存在广泛的空间异质性,某些肿瘤的不同亚群具有不同的通路活性和不同的细胞起源,不同亚群的细胞通讯可能对肿瘤的生态和进化至关重要。

 

 

原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.05.24.445446v1

 

文章来源:仁科生物



 

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