单细胞测序与孟德尔随机化整合：解锁单核细胞与肝癌的因果新通路

肝细胞癌（HCC）预后差、死亡率高，发病机制不明。研究人员整合单细胞测序与孟德尔随机化（MR）分析，探究单核细胞差异表达基因与 HCC 的关系。结果发现 13 个相关基因，为 HCC 防治研究提供新方向和潜在靶点。

　　在癌症的世界里，肝细胞癌（Hepatocellular Carcinoma，HCC）堪称 “狠角色”。截至 2020 年，原发性肝癌已成为全球癌症相关死亡的第三大原因，而 HCC 约占其中的 75 - 85%。尽管医学不断进步，但 HCC 的发病率和死亡率依旧居高不下。它的发病和很多因素有关，像乙肝病毒（HBV）或丙肝病毒（HCV）的慢性感染、长期酗酒、接触被黄曲霉毒素污染的食物，还有肥胖等。而且，HCC 早期很难被发现，治疗效果有限，还容易出现耐药的情况，个性化治疗方案也不够完善。在 HCC 的治疗中，肝切除术是主要的根治方法之一，可术后患者的总生存期（Overall Survival，OS）和无复发生存期（Recurrence-Free Survival，RFS）却不尽人意。同时，全身肿瘤免疫环境（Systemic Tumor Immune Environment，STIE）的变化对治疗效果影响很大 。

单核细胞作为人体免疫防御系统的重要组成部分，在肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）中有着独特的 “双重身份”。它既能通过分泌肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）蛋白等方式识别并清除癌细胞，还能分化成肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）促进肿瘤进展。

为了深入了解 HCC 的发病机制，找到新的治疗靶点和方法，来自川北医学院的研究人员开展了一项别具一格的研究。他们将单细胞测序技术与孟德尔随机化（Mendelian Randomization，MR）分析相结合，探索单核细胞中关键基因表达与 HCC 风险之间的因果关系。该研究成果发表在《Discover Oncology》杂志上。

研究人员在开展研究时，主要运用了两种关键技术方法。一方面，从 GEO 数据库获取单细胞 RNA 测序数据，这些数据包含了来自不同来源的样本，如血液、健康肝脏、HCC 组织和相邻非肿瘤肝脏组织的肝固有淋巴细胞（ILCs）样本。随后，使用 Seurat 软件包对数据进行全面分析，包括质量控制、特征选择、降维、聚类等步骤。另一方面，从公开的全基因组关联研究（GWAS）数据库提取数据用于 MR 分析，像从 FINNGEN 数据库获取特定的 HCC SNP 数据。分析时运用了逆方差加权（IVW）、MR-Egger 和中位数加权等方法 。

下面来看具体的研究结果：

• 单细胞分析结果：研究人员对 9 个样本进行系统分析，经过严格的质量控制，排除了低质量细胞，最终得到 119,959 个高质量细胞用于后续研究。通过主成分分析（PCA）降维，并结合 t-SNE 聚类分析，成功识别出 21 个不同的细胞簇，进一步分类为 10 种主要细胞类型，其中就包括单核细胞。对这 10 种细胞类型进行差异表达基因（DEG）分析和细胞通讯分析后，发现单核细胞中有 2338 个 DEG 。
• MR 分析结果：运用 IVW 等多种方法对处理后的数据进行 MR 分析，研究人员发现了 13 个与 HCC 发展存在显著因果关联的基因，分别是 AFF₃、GCAT、DRD₄、CA₂、CD300C、LY86、CPED1、CLEC4A、CDCA7L、CLMN、C10orf105、EIF2AK4 和 CYP2S1。通过对这些基因进行功能分类和富集分析，发现它们涉及信号转导与基因表达调控、代谢、免疫与炎症调节、细胞黏附和细胞骨架调节、应激反应与细胞凋亡调节等多个方面。例如，在信号转导和基因表达调控方面，AFF₃作为 B 细胞特异性核转录激活剂，在多种癌症中都有重要作用；DRD₄基因编码的多巴胺受体 D4 亚型，在 HCC 中可通过激活 PI3K/Akt/GSK-3β 通路影响疾病预后 。

在讨论部分，研究人员对这 13 个基因的潜在作用进行了深入探讨。这些基因按照功能被分为六类，它们在 HCC 的发生发展过程中各自扮演着独特的角色。从临床角度来看，这些基因的表达模式有望成为 HCC 的早期诊断指标，特定的基因特征还可能用于预测患者的预后。同时，这些基因也为开发新的治疗方法提供了潜在靶点，尤其是免疫相关基因，对免疫治疗的发展具有重要意义 。

不过，这项研究也存在一些局限性。比如单细胞测序分析中样本量相对有限，特别是来自 HCC 患者的单核细胞样本不足，可能影响研究结果的普遍性；MR 分析本身也存在一些局限性，像可能受到遗传背景和环境因素的干扰；HCC 微环境非常复杂，给研究分析带来了挑战 。

总体而言，该研究通过创新地整合单细胞测序和 MR 分析，为 HCC 的发病机制研究开辟了新道路。研究发现的基因和相关通路，为未来开发更有效的、个性化的 HCC 治疗策略提供了重要的理论基础和潜在靶点。尽管目前还存在一些不足，但也为后续研究指明了方向，相信在未来的探索中，HCC 的防治将会取得更大的突破。