成纤维细胞图谱：解析跨组织细胞类型的共性与特性，开启肿瘤研究新征程

《SCIENCE ADVANCES》：Fibroblast atlas: Shared and specific cell types across tissues

为解决成纤维细胞异质性相关问题，研究人员开展了构建人类成纤维细胞综合图谱的研究。他们整合 73 个单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据集，鉴定出 18 种成纤维细胞亚型，包括新发现的 TSPAN8+染色质重塑成纤维细胞，为相关研究提供了数据平台，意义重大。

　　在肿瘤研究领域，一直以来，成纤维细胞的异质性如同神秘的面纱，阻碍着科研人员深入了解其在肿瘤发生发展中的作用。以往对肿瘤异质性的研究大多聚焦于癌细胞，却忽视了肿瘤微环境中的成纤维细胞。尽管单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术的出现，让人们发现成纤维细胞在表型、起源和功能上存在高度异质性，但其中的潜在机制仍未完全明晰。不同研究对相似的成纤维细胞亚型命名各异，其在不同癌症类型中的共性与特性也不清楚，而且此前研究存在样本量不足等问题，导致一些关键亚型被忽视。因此，全面解析成纤维细胞的异质性迫在眉睫。

为了揭开成纤维细胞异质性的神秘面纱，研究人员展开了深入研究。他们系统地整合了来自 10 种组织的 73 个 scRNA-seq 数据集，构建了一个全面的人类成纤维细胞图谱。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为深入理解成纤维细胞的特性和功能奠定了坚实基础。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们收集并整理了大量公开的 scRNA-seq 数据集，涵盖不同平台。接着，使用 “Seurat” 软件包对数据进行预处理，包括过滤低质量细胞、归一化处理和批次效应校正等。通过聚类分析和注释，确定了成纤维细胞的亚型。此外，还利用了多种分析工具，如 Monocle2 进行轨迹分析，CellPhoneDB 和 CellChat 分析细胞间相互作用等。

研究结果主要包括以下几个方面：

• 构建成纤维细胞跨组织单细胞图谱：研究人员收集了 73 项研究中的 1116 个样本，涉及 10 种组织和 4 种样本类型，构建了包含 249,156 个成纤维细胞的跨组织单细胞转录组图谱。
• 解析成纤维细胞亚型的功能异质性：通过无监督聚类，研究人员鉴定出 33 个成纤维细胞簇，并进一步将其分类为 18 种常见的成纤维细胞亚型。其中，新发现的 TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞，高表达 TSPAN8、GATAD1、MDM2 和 VEGFA 等基因，与组蛋白修饰和染色质重塑功能相关。
• 明确成纤维细胞亚型在组织和样本类型中的分布：不同成纤维细胞亚型在各组织中的比例存在显著差异。例如，MMP11⁺肌成纤维细胞和 CFD⁺炎症成纤维细胞在大多数组织中占比较大；CD74⁺抗原呈递成纤维细胞在胃癌肿瘤样本中的比例较高。此外，部分亚型在肿瘤样本中的比例明显高于其他样本类型。
• 揭示成纤维细胞亚型的共性与特性：研究发现 6 种成纤维细胞亚型在肿瘤样本中普遍存在，而其余 12 种亚型具有组织特异性。通过与以往研究对比，验证了本次分类的准确性和更高分辨率。
• 确定 TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞的空间分布：利用空间转录组（ST）数据和多重免疫荧光检测，证实了 TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞主要位于肿瘤边缘区域，且倾向于与内皮细胞共定位。
• 探究成纤维细胞亚型的潜在起源：借助 Monocle2 进行轨迹分析，研究人员发现成纤维细胞亚型可能具有不同的起源。如 CD74⁺抗原呈递成纤维细胞可能起源于其他细胞类型的转变，而 TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞则主要来自组织驻留成纤维细胞的根源。
• 分析成纤维细胞亚型与年龄和细胞衰老的相关性：不同成纤维细胞亚型与年龄存在特定关联，且细胞衰老水平在各亚型间存在差异。肿瘤发生与细胞衰老密切相关，不同组织中衰老与年龄的变化模式也有所不同。
• 剖析成纤维细胞亚型的细胞间相互作用：成纤维细胞与其他细胞类型之间存在复杂的相互作用。例如，CFD⁺炎症成纤维细胞通过 CXCL12 与免疫细胞相互作用，发挥免疫调节功能；TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞主要通过 VEGF 信号通路与内皮细胞相互作用。
• 研究成纤维细胞亚型的调控机制：通过对癌症基因组图谱（TCGA）数据的分析，发现 TP53 和 BRAF 突变对成纤维细胞亚型有显著影响，且部分亚型与肿瘤转移相关。
• 评估成纤维细胞亚型的预后和免疫治疗预测价值：TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞与多种癌症的不良预后相关，且在部分癌症中与免疫检查点抑制剂（ICIs）治疗反应相关。

研究结论和讨论部分表明，该研究构建的高分辨率成纤维细胞图谱，精确地定义了 18 种成纤维细胞亚型，有助于深入理解成纤维细胞的转录异质性。研究还揭示了成纤维细胞亚型的多种特性，如起源、分布、细胞间相互作用等，为进一步研究其功能提供了重要线索。此外，TSPAN8⁺染色质重塑成纤维细胞的发现，为肿瘤研究提供了新的潜在生物标志物和治疗靶点。然而，研究也存在一些局限性，如细胞注释方法有待改进、转移机制尚未明确等。总体而言，该研究为成纤维细胞相关研究提供了全面的数据资源和深入的理论依据，对推动肿瘤研究和精准治疗的发展具有重要意义。