多发性骨髓瘤

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NC多发骨髓瘤进展过程中肿瘤和免疫细胞的 [复制链接]

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今天分享一篇年5月发表在NatureCommunication杂志,题为“Co-evolutionoftumorandimmunecellsduringprogressionofmultiplemyeloma”的文章。本文联合单细胞基因组学,转录组学以及蛋白组学以及bulkseq数据,介绍了多发性骨髓瘤进展过程中肿瘤和免疫细胞的共同演化。

背景介绍

一.多发性骨髓瘤(MM):

多发性骨髓瘤是骨髓恶性浆细胞克隆增殖性疾病,其肿瘤细胞起源于骨髓中的浆细胞。其特征为骨髓浆细胞异常增生伴有单克隆免疫球蛋白过度生成。二.冒烟型骨髓瘤(SMM):

WHO诊断标准,冒烟型骨髓瘤是指符合多发性骨髓瘤最低诊断标准却进展缓慢没有临床症状的MM。本文将其定义为MM诊断前的癌前期。对冒烟型骨髓瘤一般认为不需要化疗。当其发展为多发性骨髓瘤时,再予化疗。

三.链读基因组测序(Linked-readsequencing)-10xWGS:

利用分子条形码(barcode)标记来自相同长DNA片段的读段。?普通的短读测序提供了准确的基础序列,但很难提供长DNA片段信息,无法可靠地识别单个基因组中的结构变异谱。而借助链读测序可实现单体型的重建,可用于研究复杂的结构变异,和执行宏基因组组装。

四.单体型(Haplotype):

基因组水平上由单个核苷酸的变异可引单核苷酸多态性(SNP)。?拥有特定SNP的个体常常在附近某一特定变异位点拥有特定等位基因,这种关系叫做连锁不平衡,同一染色体上的连锁不平衡即为单体型。

正文介绍

本文共分为7个figures:

一.Fig.1动态样本与测序技术概览,及各样本的基因组演化景观

首先展示本文的14例患者的动态标本和涉及的测序技术。

A图本研究采取多时间点动态标本:A代表癌前期;B代表诊断初期;C和D分别代表骨髓移植前后;E代表缓解期;F和G分别代表一次和二次复发。

采用多种技术包括:10xWGS,scRNA,BulkRNAseq,WES,WGS。一个样本至少同时利用了scRNA-seq和10xWGS。

所有患者的治疗过程和疾病进展,包涵3名从癌前期到诊断初期的患者;6名从诊断初期到复发的患者。

然后,展示了14名患者29个动态样本的基因组演化景观。包括驱动突变、结构变异、单体型、和拷贝数变异。

出现单倍体型的三个患者均无染色体转位;

结构变异主要发生在14号染色体,频率最高的是t(11,14);

拷贝数变异上,13号染色体缺失突变广泛存在。

二.Fig.2多发性骨髓瘤进展中肿瘤细胞和免疫细胞亚群的演化

Fig2展示肿瘤细胞和免疫细胞的共同演化。

依据scRNA测序将细胞分群,图A显示,无论是同一患者在不同时期,还是同一时期不同患者,其肿瘤和免疫细胞的分布都存在极大异质性;且变化趋势不一。

图B的基因组分析则发现,相比非肿瘤细胞,驱动基因的突变主要集中于肿瘤细胞,即浆细胞。

图C进一步对浆细胞进行分群,发现浆细胞主要是依据患者进行分群而非疾病阶段;其中,患者的癌前期与初期的相关性最强,而初期与治疗复发的相关性较弱,说明治疗可能是改变恶性浆细胞表达谱的因素之一。

图D显示,非肿瘤细胞相比浆细胞混杂着更多不同的患者。说明浆细胞主要依据患者分群,而非肿瘤细胞主要依据细胞类型分群。

为进一步了解非肿瘤细胞在不同患者间的演变差异,图e继续将T细胞分群和NK细胞分群;可以看到,NK细胞在多发性骨髓瘤进展过程表现出高度动态变化的表达谱;NK--初期主要表达CXCR4,移植前主要是CD56,治疗后主要是CX3CR1;

另外,虽然前面提及肿瘤细胞主要依据患者分群,但图C77570和83943却拥有相似的肿瘤细胞表达谱,图f和G也验证其拥有相似CD8+T细胞上调。

由此推测,其共同拥有的CCND1转位突变可能编码了这一种表达模式塑造其肿瘤以及免疫细胞演化。

基于Fig2的探索,提出两个科学问题:

三.Fig.3B细胞谱系亚群的基因拷贝数变异

为解决以上问题本文以多发性骨髓瘤的肿瘤细胞即浆细胞为切入点,图3解析B细胞谱系不同亚群的拷贝数变异。

首先,整合患者与健康标本进行B细胞谱系分群,A图分为四个亚群,其中原始B细胞--主要来自健康样本;成熟B细胞群—弥散分布来自两组的细胞,患者浆细胞分为两群,其中一群混杂着正常浆细胞,具有与正常浆细胞共同的表达模式,而另一个群只聚集来自肿瘤的浆细胞,定义为恶性浆细胞。

B图展示了各亚群的的标志基因(DEGs),发现部分marker基因在恶性浆细胞和正常浆细胞上同时高表达。

接着,图C对各亚群进行单细胞拷贝数变异分析,发现其中17/21个标本拥有13号染色体缺失;另外13号染色体的深度缺失(即图C的深蓝色部分)主要集中于恶性浆细胞亚群,说明而相对于部分缺失,13号染色体的完全缺失可能是决定恶性浆细胞表达谱一个重要的基因组特征。

四.Fig.4从癌前期到诊断初期,以及初期到复发过程中肿瘤细胞亚群表达谱的改变

图4进一步聚焦到浆细胞,探索其动态演变,首先是癌前期到诊断初期的演变。

以患者为例,无论是癌前期还是诊断初期,的浆细胞都分为两个群;比较各群基因组和转录组差异,发现:

从拷贝数变异上看,S1和P1都具有3号染色体的扩增和13号染色体缺失,而2群正常;B细胞标志基因在1群比2群轻微上调,浆细胞的标志则相对一致;说明1群是呈现类B细胞样的表型的肿瘤细胞,暗示其B细胞起源;

另外,S1P1除了拷贝数,在转录组表达模式也具有相似性,揭示这种恶性克隆模式在癌前期便稳定存在。

其中值得

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