今天和大家分享一篇2019年发表在Cell Reports上的文章，影响因子7.815，文章主要运用的研究方法有10XGenomics单细胞转录组测序、免疫荧光染色。
标题：Dissecting the Single-Cell Transcriptome Network Underlying Gastric Premalignant Lesions and Early Gastric Cancer
胃癌前病变和早期胃癌的单细胞转录组网络分析
研究背景
胃癌（gastric carcinoma）是起源于胃黏膜上皮的恶性肿瘤，在我国各种恶性肿瘤中发病率居首位。胃炎的恶性转化是胃癌高发的一个重要因素，深入理解炎癌转化的分子网络机制、寻找炎癌转化的标志物和干预靶点是癌症精准防治的关键。清华大学李梢课题组发表论文“胃癌前病变和早期胃癌的单细胞转录组网络的分析”，该研究采集了9名患者的13例活检胃组织样本，从中分离出50000余个单细胞进行转录组测序，建立了从胃炎到早期胃癌的单细胞转录组图谱，并构建出胃炎到胃癌转化的单细胞网络机制，揭示了不同类型的细胞从癌前到早期胃癌发展过程中基因的表达变化，突破性的发现了胃癌早期的细胞标志物。
研究内容
1. 胃癌前胃窦粘膜和EGC的单细胞图谱
作者为探讨胃窦粘膜在癌前以及早期病变中的单细胞分布特征，对9名患者的13例活检样本，包括3例野生NAG活检样本，3例CAG活检样本，6例IM活检样本和1例EGC活检样本，获得了胃炎癌不同阶段的50,000余个单细胞(图A)。通过Cell Ranger和Seurat软件的分析，最终得到32,332个高质量细胞的图谱特征，包括内皮细胞（EC）、胃窦基底腺粘液细胞（GMC，marked as MUC6 and TFF2）、顶粘液细胞（PMCs, marked as MUC5AC and TFF1）、杯状细胞（MUC2 and ITLN1）、化生干样细胞（MSC）和增殖细胞（PC）等17种重要细胞类型(图B)。另外，作者还发现在幽门螺杆菌感染下，几乎所有胃黏膜细胞类型比例都持续上调，为从细胞内和细胞间的角度研究幽门螺杆菌感染的胃上皮相互作用提供了有价值的资源。
2. 构建不同病变胃上皮细胞的单细胞网络
作者通过观察从胃炎到胃癌过程中上皮细胞的变化，发现胃高分化细胞类型（包括PMC）的比例逐步下降。而在IM病变中出现间充质干细胞（MSC）的比例在化生过程中显著增加，在EGC病变中达到最高值（图A,B）。
为了系统研究从胃炎到EGC过程中细胞和分子的变化过程，作者构建了单细胞转录组的网络，并识别在每个病变中代表上皮细胞类型的基因进行标记。然后通过蛋白-蛋白相互作用（STRING数据库，https://string-db.org/）将每个有代表性的细胞类型标记基因连接起来，以显示潜在的异质性，还展示了与每个病变相关的整体分子特征的动态变化。研究者构建的单细胞转录组网络从分子和细胞两个方面提供了人类胃上皮细胞癌前病变和EGC病变变化的图谱（图E）。
3. 不同病变胃粘膜/肠内分泌细胞系的单细胞表达谱特征
同时，作者发现肠内分泌细胞具有高度异质性，基因的表达似乎可以标记某些细胞类型。例如，OR51E1（FDR <1e-10）可能是早期胃癌内分泌细胞谱系的标志物，HES6（FDR <1e-16）可能标志着早期杯状细胞。作者使用免疫荧光染色实验，来验证标志基因的表达情况（图H,I）。
4. 单细胞转录谱分析识别EGC的标志基因
文章总结
本研究首次构建了从胃炎到早期胃癌的单细胞转录组图谱，通过分析在癌前病变阶段呈现出的多种与分化进程相关的细胞亚型，识别出了能标记肠化早期阶段的细胞标志，有望助力胃癌前病变的早期发现。同时，作者通过系统分析胃早癌细胞与其他上皮细胞群之间的网络关联，识别出具有特定分子特征的胃癌极早期细胞群。这类细胞群的出现早于当前临床病理所能识别出的胃癌，为胃癌的极早期精准诊断提供了潜在标志物，为系统揭示胃癌发生的生物学基础提供了一个全新的视角。
