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Cell(IF 45.5):单细胞图谱后劲足,纯生信仅四图讲述泛癌B细胞景观

生信学霸  · 公众号  ·  · 2024-12-11 15:38

正文


A pan-cancer single-cell RNA-seq atlas of intratumoral B cells

肿瘤浸润B细胞在肿瘤发生、进展和预后中起着重要作用,但缺乏全面的分类系统。虽然B细胞通常根据发育阶段、激活状态和功能进行分类,但这种方法在区分各个子集方面存在局限性。随着单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术的进步,我们对肿瘤内B细胞群的理解进一步加深。 Cell 上发表的“A pan-cancer single-cell RNA-seq atlas of intratumoral B cells”通过构建一个全面的泛癌种单细胞转录组图谱,揭示了肿瘤内B细胞的异质性及其在免疫检查点抑制剂治疗中的作用,并开发一个shiny工具帮助其他瘤内B细胞研究人员探索和分析瘤内B细胞图谱( https://tigilab.shinyapps.io/shinyapp_labelled/ )。


期刊:Cell(IF 45.5)

出版商:Cell Press

发表:2024年10月14日

DOI: https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.09.011

关键词:B细胞 | 泛癌 | 单细胞转录组测序 | TME | ICB

技术手段:单细胞转录组分析、通路分析、空间转录组学分析、细胞间通讯分析等

核心思路:


分析有术、思路创新

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方法





数据来源: 从GEO数据库获取B细胞和浆细胞单细胞转录组数据集;10x Genomics获取用于空间分析的数据集;从CPI1000 dataset获取与免疫检查点抑制剂反应相关的数据集;从HTAN获取Chan等人数据。

单细胞转录组分析: 使用R包Seurat对原始计数矩阵进行合并、批次矫正和分析;基于人类原代细胞图谱,使用SingleR对亚群标注结果进行验证;使用R包Monocle3分析B细胞的发育轨迹。

通路分析: 使用R包fsgea来识别与B细胞亚群和浆细胞亚群相关的生物学过程和功能。

免疫检查点抑制剂反应关联: 使用CIBERSORTx工具分析B细胞亚群与免疫检查点抑制剂治疗反应的关系。

配体-受体分析: 通过LIANA工具探究B细胞与T细胞之间的相互作用。

空间验证: 利用CosMx数据集进行空间分析,验证关键基因和细胞间相互作用。





结果




B细胞和浆细胞的表型特征


研究采用了基于图的聚类方法来鉴定7种癌症类型中具有重复表型的肿瘤浸润B淋巴细胞(TILBs),共发现了10个聚类(图1A)。研究首先根据CD19和MS4A1(CD20)等标志物对聚类进行细分,然后基于上调的通路和差异表达的标志物对聚类进行功能表型划分(图1B-D)。研究发现肿瘤中的B细胞主要包括naive B细胞、记忆B细胞和激活的B细胞等,而浆细胞则可分为传统浆细胞、应激浆细胞和浆母细胞等。每个亚群都有其特定的表面标志物和基因表达特征,在不同癌症类型中分布也不同(图1E)。此外,研究通过轨迹分析验证了聚类标注的准确性,并发现了从naive B细胞到浆细胞的分化路径。进一步的类别转换重组(CSR)和衰竭分数分析还揭示了GC(生发中心)的重要作用以及非典型记忆B细胞的功能异常。

图1



B细胞亚群与免疫检查点抑制反应的相关性


研究利用CIBERSORTx分析了B细胞亚群与CPI治疗反应之间的关系,并发现naive B细胞与CPI治疗整体反应呈正相关,而静息记忆B细胞和MT1X高表达的浆细胞/浆母细胞与反应呈负相关(图2A)。进一步分析显示,总体肿瘤突变负荷(TMB)与常规浆细胞和增殖性B细胞呈正相关,而静息记忆B细胞、GC B细胞、MT1X高表达的浆细胞/浆母细胞和IGKC高表达的浆细胞/浆母细胞与TMB呈负相关(图2B)。克隆性TMB和UV突变特征与B细胞亚群也存在类似的相关性。此外,活化B细胞与免疫相关基因表达、T细胞活化和肿瘤微环境的CXCL9等因子密切相关,这对CPI疗效至关重要。

图2



B细胞亚群和T细胞之间的串扰


B细胞亚群之间的相关性表明存在内聚关系,其三级结构可能包含不同细胞群。TIL-Bs又与有组织的TLS、免疫热点和聚集体中的T细胞和其他免疫细胞共定位。鉴于TLS和CPI治疗反应强相关,研究使用B细胞亚群和同一患者的T细胞(未发表)的配体-受体分析探究B细胞和T细胞串扰(图3C-F)。研究发现静息记忆B细胞与耗竭T细胞存在广泛的相互作用,表明功能失调的T细胞和B细胞之间的相互作用可能并不总是足以引起B细胞活化。相反,CD8+效应记忆T细胞与naive B细胞的互作有助于naive B细胞的激活和成熟。值得注意的是,GC B细胞与各种T细胞亚群之间存在显著的相互作用。在CPI治疗反应的分析中,T细胞与naive B细胞或静息记忆B细胞之间存在共同的通讯轴,表明它们可能对CPI治疗反应起到重要作用。此外,研究还发现了几个重要的配体-受体相互作用,如BAFF与CD40,SEMA4D与CD72,LGALS1与CD69等。最强烈的独特配体-受体相互作用是CCL5与SDC1之间的相互作用,已被证明可促进肿瘤细胞的迁移。

图3



在空间上验证肿瘤组织中的标志物和相互作用


为了验证图谱中确定的关键标志物和相互作用,研究分析了CosMx SMI Human Non-Small Cell Lung Cancer(RNA)数据集。结果显示,在肿瘤周围的浆细胞浸润比例高于B细胞,而淋巴结构中B细胞比例则较高,这表明属于浆细胞谱系的细胞向肿瘤床的浸润增加(图4A,B)。细胞邻近性分析显示B细胞与naive和记忆T细胞相邻,而浆细胞则更多与Tregs更接近共定位(图4C)。该数据集的细胞注释结果表明了代表性晚期肺腺癌样本中细胞类型的异质性和空间模式(图4D)。进一步通过生成细胞群标记物与CPI反应相关的复合标志,研究将其应用于UCell评分以细化B细胞亚群(图4E)。最后,研究利用KNN算法确认了TACI+CD4+T细胞与naive/记忆B细胞之间的通讯,以及肺癌中浆细胞与CD4 T细胞之间的TIMP1:CD63信号轴(图4F)。

图4





结论









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