跨物种胰岛素瘤细胞系单细胞转录组保守性及冻存对胰腺 β 细胞转录组影响的研究

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:Veterinary Oncology

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  为探究胰岛素瘤驱动因素及冻存对单细胞转录组的影响,研究者利用 scRNA-seq 对 canINS、CM 等多物种胰岛素瘤细胞系进行分析。发现保守标记基因,且冻存对基因表达影响小,为模型选择和样本冻存提供依据。

  胰岛素瘤作为犬和人类最常见的胰腺神经内分泌肿瘤,尽管临床需求迫切,但其驱动因素和关键生存基因的认知却极为有限。犬恶性胰岛素瘤超过 95% 会发生转移,人类患者 5 年生存率仅 24%-67%,现有多模式治疗效果欠佳,亟需精准新疗法。在此背景下,单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)技术成为破解肿瘤异质性、挖掘新型靶点的关键手段。然而,新鲜样本处理的物流挑战以及冻存对转录组的潜在影响,制约了临床样本的广泛应用。
英国皇家兽医学院(Royal Veterinary College)的研究团队聚焦这一科学难题,开展了多物种胰岛素瘤细胞系的单细胞转录组分析,相关成果发表于《Veterinary Oncology》。研究旨在解析不同物种胰岛素瘤细胞的转录组特征,并验证冷冻保存技术在单细胞研究中的可行性,为跨物种模型筛选和临床样本冻存提供理论支撑。

研究采用 scRNA-seq 技术,对新鲜及冻存的犬(canINS)、人(CM)、大鼠(INS-1)、小鼠(MIN6)胰岛素瘤细胞系进行分析。主要技术包括:细胞培养与冻存(90% FCS+10% DMSO 冻存液)、单细胞悬液制备(台盼蓝染色确保存活率>90%)、10x Genomics Chromium 平台建库测序、R 语言 Seurat 包进行细胞聚类和差异基因分析,以及 Metascape 功能富集分析等。

单细胞转录组特征与跨物种保守标记基因


通过单细胞转录组分析,各细胞系构建了 5-6 个细胞簇。INS-1 和 MIN6 表达胰岛素(Ins1、Ins2)及成熟 β 细胞标记(Acvr1c、Mafa、Pdx1),而 canINS 和 CM 仅表达 ACVR1C,提示其 β 细胞分化程度较低。所有细胞系均表达神经内分泌标记(ENO2、MAP2、NCAM1),其中 CM、INS-1、MIN6 还表达 CHGA、SSTR2 等。值得注意的是,跨物种保守标记基因 DEPTOR、BICC1、GHR、CCNB2、CENPA、LMO4、VANGL1、L1CAM 被鉴定,这些基因多与肿瘤发生相关,如 GHR 在犬胰岛素瘤中高表达,提示其可能成为潜在治疗靶点。

冻存对单细胞转录组的影响


对比新鲜与冻存的 canINS 和 CM 细胞发现,冻存后细胞簇的标记基因表达高度一致,UMAP 分析显示样本分布无显著差异。尽管检测到 1000 余个差异表达基因(DEGs),但仅有 6 个(canINS)和 29 个(CM)基因的 log2 fold change>1,且多为应激相关基因(如 FOS)。功能分析表明,冻存未显著改变神经内分泌分化、上皮间质转化(EMT)等关键通路的基因表达,证实冻存技术对单细胞转录组的影响微乎其微。

模型差异与临床应用价值


研究揭示不同细胞系的独特特征:INS-1 和 MIN6 具备成熟 β 细胞功能,适合分泌机制研究;canINS 和 CM 虽缺乏胰岛素表达,但源自自发性肿瘤,且存在 EMT 混合表型,更适用于转移机制研究。跨物种保守基因的发现为泛物种靶点筛选提供了方向,例如 GHR 拮抗剂在胰腺癌中的有效性,提示其可能在胰岛素瘤中具有潜在应用价值。此外,冻存样本与新鲜样本的高度可比性,为临床建立胰岛素瘤样本库奠定了基础,可显著降低实验变异性,推动大规模单细胞研究的开展。

这项研究首次系统解析了多物种胰岛素瘤细胞系的单细胞转录组景观,明确了跨物种保守的肿瘤相关基因,验证了冻存技术在单细胞研究中的可靠性。其成果不仅为胰岛素瘤模型的合理选择提供了 “分子地图”,更通过冻存技术的可行性验证,突破了临床样本应用的瓶颈,为后续跨物种转化研究和精准疗法开发开辟了新路径。未来研究可进一步聚焦保守基因的功能验证,结合功能实验揭示其在肿瘤发生中的具体机制,推动基础研究向临床应用的转化。

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