新的单细胞分析工具将免疫细胞与肾癌复发联系起来

与其他癌症相比，肾癌的免疫特性突出:与大多数其他实体肿瘤相比，浸润肾癌的免疫细胞更多，肾癌是当今免疫治疗方案最敏感的恶性肿瘤之一。

但是，尽管进行了治疗，许多透明细胞肾癌(最常见的肾癌类型)患者最终还是会复发，发展成无法治愈的转移性疾病。

一个新的研究显示在肾脏肿瘤中存在一种罕见且以前未知的免疫细胞类型可以预测哪些患者术后可能复发。这些细胞甚至可能导致侵略性疾病。

“我们的发现表明，这些细胞的存在可以用来识别手术后疾病复发的高风险患者，这些患者可能需要更积极的治疗，”共同资深作者查尔斯·德雷克医学博士说。哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院和赫伯特·欧文综合癌症中心的医学兼职教授。

这项研究于5月20日在线发表在该杂志上细胞．Andrea Califano博士，哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医学院化学和系统生物学Clyde和Helen Wu教授和系统生物学主席，也是这项研究的资深作者。

新的工具被选中来配置单元格

虽然肾脏肿瘤被免疫细胞密集浸润，但细胞亚型及其与术后结果的关系仍然很大程度上未知。

哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院的医学博士兼博士生、该研究的第一作者之一亚历山大·奥布拉多维克(Aleksandar Obradovic)说，这就像俯视曼哈顿，看到每天早上有大量来自世界各地的人来到这座城市。“为了了解这些不同的通勤者是如何与曼哈顿居民互动的，我们需要更详细的细节:他们是谁;他们是什么样的人，他们去哪里，他们在做什么?”

为了揭示渗透肾癌的免疫细胞的细节，研究人员结合了两种最新的癌症研究技术。

第一种被称为单细胞RNA测序，捕捉肿瘤中单个细胞的基因活性快照。这种高通量技术允许研究人员在一次实验中从一个肿瘤中获得数万个细胞内的这样的快照，提供了对不同细胞类型的身份和行为的深入了解。

这种强大的技术可以识别新的细胞类型，但也有缺点。因为单细胞测序是通过检测每个细胞内的少量mRNA分子来工作的，它经常不能检测低表达水平的基因的mRNA，包括关键信号基因和药物靶点，如免疫治疗检查点。

“在许多实验中，单细胞RNA测序缺失高达90%的基因活性，这种现象被称为基因缺失，”奥布拉多维克说。

预测算法解决了基因丢失问题

研究人员开发了一种预测算法，通过观察其他相关基因的表达来推断哪些基因是活跃的，从而解决了基因缺失问题。奥布拉多维克说:“即使很多数据因为缺失而丢失，我们仍然有足够的线索来推断上游调控基因的活动。”“这就像玩‘幸运之轮’:我通常都能猜出板子上是什么，即使大部分字母都不见了。”

该算法被称为meta-VIPER，是在加州实验室开发的VIPER算法的基础上开发的。

随着metaVIPER的加入，研究人员估计他们可以准确检测每个细胞中70%到80%的所有调控基因的活性，消除细胞间的缺失。

用新发现的巨噬细胞追踪患者的预后

这种联合方法用于分析11例在哥伦比亚泌尿外科接受手术的透明细胞肾癌患者的20多万个肿瘤细胞和相邻组织中的正常细胞。

分析揭示了一种独特的免疫细胞亚群，称为巨噬细胞，只在肿瘤中发现，并与最初治疗后疾病的最终复发有关。VIPER分析还揭示了控制这些巨噬细胞活性的顶级基因(或主调控基因)。与范德比尔特大学的研究人员合作获得的第二组患者数据验证了这一“签名”;在第二组超过150名患者中，该特征强烈地预测了复发。

此外，这些巨噬细胞通过受体-配体基因对直接与肿瘤细胞相互作用。“这些数据提出了一个有趣的可能性，这些巨噬细胞不仅是更危险疾病的标志，而且可能实际上导致疾病的复发和进展，”奥布拉多维克说，“靶向这些细胞可以改善临床结果。”

因此，基于毒蛇的技术，如OncotreatCalifano说，可以用来识别针对这些罕见但关键的亚群的药物，从而防止与它们的存在相关的不良结果。

这项技术可以应用于其他癌症和疾病

研究人员说，单细胞测序与VIPER算法的结合也有可能解剖其他类型的癌症。

德雷克说:“我们的研究表明，当这两种技术结合在一起时，在描述肿瘤内部和周围组织的细胞方面是非常有效的，应该具有广泛的适用性，甚至在癌症研究之外。”