小鼠胃黏膜恶性诱导模型的单细胞测序研究

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研究背景和目的在全球恶性肿瘤排名中,胃癌发病率为第5位,病死率为第3位,在我国,胃癌发病率和病死率均位于前3位,是影响人类健康和寿命的致命性疾病之一。胃腺癌是我国最常见的胃癌亚型,具有特征明显的渐进式演进过程,幽门螺杆菌在其发生及演化过程中起到重要作用。胃腺癌是一个具有高度异质性的复杂疾病,其肿瘤间及肿瘤内的异质性对于胃腺癌的诊断、治疗、预后等带来极大挑战。因此深入探究肿瘤微环境和肿瘤内异质性,对于提高早期胃腺癌的检出率以及为胃癌患者提供精准医疗具有重要意义。本研究旨在利用单细胞转录组测序技术,初步建立小鼠胃黏膜恶性转化过程单细胞演进变化模式,为解析胃癌微环境及其恶性转化机制奠定基础。研究方法和结果本研究选择C57BL/6J雄性小鼠,同时进行N-甲基-N-亚硝脲喂养、幽门螺杆菌SS1菌株灌胃及慢性束缚应激刺激操作,构建小鼠胃黏膜恶性诱导模型。利用单细胞RNA测序技术,对来自3个实验组小鼠和1个对照组小鼠胃黏膜的28,137个单细胞进行测序,确定了9个不同的细胞类型,包括了1个肠道来源的簇细胞亚群。提取上皮细胞再分析,获得5个上皮细胞亚群,包括2个胃小凹细胞亚群、1个主细胞亚群和2个黏液颈细胞亚群,其中,与对照组相比,实验组小鼠胃黏膜中的主细胞亚群细胞数量明显减少。实验组上皮细胞中Cdk8、Magi1、Gast等与胃癌发生发展密切相关的基因表达升高。此外,我们还发现了肿瘤相关成纤维细胞亚群,该亚群的差异基因在PI3K-Akt、NF-κB、MAPK等信号通路显著富集。通过对免疫细胞和5个上皮细胞亚群之间的细胞通讯分析,我们发现,半乳糖凝集素和巨噬细胞移动抑制因子在复杂的细胞通讯网络中占有重要地位,能够介导5种上皮细胞向免疫细胞的信号传导。研究结论和意义在本研究中,我们利用单细胞RNA测序技术,描绘了一个小鼠胃黏膜恶性诱导模型的单细胞转录组图谱,初步揭示了胃黏膜病变过程中的细胞类型转化和分子变化,分析了潜在的上皮细胞向免疫细胞的信号传导机制,探讨了上皮细胞恶性转化过程中的异质性,为从单细胞水平解析早期胃癌的发生发展机制提供了参考。通过单细胞测序技术,研究上皮细胞向早期胃癌肿瘤细胞恶性转化过程中的转录组变化,解析复杂的肿瘤微环境和肿瘤内异质性,为探索胃癌细胞起源奠定基础。
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