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敲黑板，各位小伙伴注意啦！又到了文献分享时间，今天分享的这篇cell子刊简直太牛了，大家可要细细品味哦~
巨噬细胞想必大家都听说过吧，这可是近年来国自然研究的热点，是肿瘤微环境中的关键免疫细胞，扮演着重要角色，目前也有很多相关文章发表。
单细胞和空间组学，这两位更是重量级！从问世起，就受到了科学界和产业界的极大关注。单细胞转录组测序技术将细胞基因表达的认识推进到单细胞的层面；而空间转录组测序可以同时获得细胞的空间位置信息和基因表达数据，为组织细胞功能、微环境互作、发育过程谱系追踪、疾病病理学等多个领域提供了重要的研究手段。
那么，国自然热点“巨噬细胞”与单细胞和空间组学测序技术结合会达到什么样的效果呢？你是不是也好奇呀？那就和阿鲸一起来看看~
阿鲸今天分享是今年2月份由台湾高雄荣民总医院在《Cancer Cell International》上发表的题为“Spatial and single-cell analyses uncover links between ALKBH1 and tumor-associated macrophages in gastric cancer”的文章。文章以国自然热点“巨噬细胞”为切入点，利用空间转录组学与单细胞测序的双重buff，揭示了胃腺癌中ALKBH1与肿瘤相关巨噬细胞之间的联系，并探讨了其作为诊断生物标志物、影响肿瘤免疫微环境以及在精准肿瘤学中的潜在作用。
1.多组学方法的应用：研究采用空间转录组学和单细胞RNA测序，来全面分析ALKBH1在胃癌（STAD）中的表达模式及其与肿瘤免疫微环境的关系。
2.ALKBH1与肿瘤免疫微环境的关联：研究揭示了ALKBH1表达水平与胃癌中肿瘤相关巨噬细胞浸润之间的正相关性，为理解ALKBH1在肿瘤免疫逃逸和进展中的作用提供了新视角。
3.药物敏感性预测模型的开发：通过药物基因组学分析，研究建立了一个预测模型，筛选出六种可能增强胃癌细胞对特定小分子药物敏感性的小分子药物，为胃癌的精准治疗提供了潜在的药物靶点。
ps：想通过生物信息学挖掘单细胞或空间转录组数据来完成KPI的朋友，或者手头有资源但没时间整合的朋友，统统看过来，阿鲸这边随时待命，万事俱备，就差你啦！
题目：空间和单细胞分析揭示了 ALKBH1 与胃癌中肿瘤相关巨噬细胞之间的联系
杂志：Cancer Cell International
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回复“123”直接后台获取原文~文献编号：20240522
研究背景
胃癌是亚洲和南美国家的主要健康问题，其特点是高度的肿瘤内和肿瘤间异质性，导致全球存活率较差，早期诊断困难，预后不佳，因此迫切需要改进诊断和精准医疗策略。表观遗传机制在维持表观基因组正常结构中起关键作用，而ALKBH1作为参与RNA去甲基化的关键酶，在多种细胞过程中发挥作用，但其在胃癌中的具体作用尚不清楚。本研究旨在探索ALKBH1在胃癌中的临床病理相关性，其对肿瘤免疫微环境的影响，以及其在精准肿瘤学中的潜力，为胃癌治疗提供新的视角和策略。
数据来源
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数据集/队列
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数据库
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详细信息
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TCGA-STAD
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TCGA
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胃癌基因表达数据
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GSE162115、GSE159929
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GEO
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单细胞数据
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文献PMID: 35931863
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空转数据
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研究思路
本研究首先利用多组学方法分析胃癌基因表达差异和预后意义，通过GEO和TCGA数据库识别与ALKBH1表达相关的基因突变和DNA拷贝数变异。接着，采用空间转录组技术探究ALKBH1在胃癌不同区域的表达。进一步，通过单细胞RNA测序分析ALKBH1表达与免疫细胞群体的相关性。最后，利用药物基因组学分析预测基于ALKBH1表达的胃癌细胞药物敏感性，为胃癌的精准治疗提供潜在靶点。
主要结果
1. 综合分析揭示STAD患者ALKBH1基因的遗传改变
基于TCGA的STAD数据集，初步确定ALKBH1基因突变的频率和类型，发现ALKBH1基因在2.1%的癌症中发生突变（图1A）。在不同肿瘤类型中，STAD肿瘤的ALKBH1遗传改变频率排名第四，主要是突变、扩增和深度缺失（图1B）。还发现错义突变是所有TCGA肿瘤样本中主要的遗传改变类型（图1C）。cBioPortal分析显示，ALKBH1改变和未改变组均有基因改变富集（图1D, E），且ALKBH1的拷贝数变异比有显著变化，表明其在STAD中可能扮演重要角色（图1F）。
随后，从TCGA数据库提取了STAD患者ALKBH1表达数据，并通过瀑布图分析了前25个受影响基因。分析显示ALKBH1表达水平与STAD中常见突变基因如TTN、TP53相关联（图2A）。进一步研究ALKBH1突变对STAD的影响，发现与TTN等基因有显著联系（图2B）。通过Cox回归分析，证实了ALKBH1表达与总生存期（OS）的显著相关性，且风险评分是一个独立的预后因素（图2C）。在TCGA数据集中，ALKBH1在晚期、高度转移和恶性肿瘤分级中表达上调，表明其在STAD进展中的重要作用（图2D-G）。
2. ALKBH1在患者中的确切临床病理意义及其预后价值
通过Human Protein Atlas的免疫组化数据，证实了STAD肿瘤组织中ALKBH1蛋白表达显著上调（图3A）。利用Kaplan-Meier和log-rank检验分析，发现高ALKBH1表达与患者较短的总生存期（OS）、进展后生存期（PPS）和无进展生存期（PFS）相关（图3B-D）。ALKBH1在肠型、弥漫性和混合型STAD中是潜在预后因素，而在基础型STAD中则不然（图3E-G）。此外，ALKBH1在HER2阳性和阴性STAD患者中都是一个独立的预后因素（图3H和I）。
为了将转录组特征映射到组织学切片上（图4A），作者使用空间转录组（ST）技术。采用无监督聚类方法根据每个斑点的基因表达对斑点进行分组，Space Ranger生成了10个无监督簇（图4B），这些簇与每个肿瘤微环境细胞的已知标记基因一致，覆盖在组织学特征上。然后将STAD的生物标志物AQP1和PECAM1与ALKBH1进行了比较，ALKBH1在右下角显示出高水平。ALKBH1的空间表达位置与这两种生物标志物相似。点图显示了STAD snRNA-seq数据中不同细胞簇（y轴）和标记基因（x轴）的归一化、对数转换和方差缩放表达（图4C）。ALKBH1的表达在所有10个簇中始终高于其他两个胃癌生物标志物AQP1和PECAM1。此外，通过基因变异分析，ALKBH1基因变异的频率显著高于AQP1和PECAM1（图4D）。
3. 分析单细胞RNA测序数据库以评估ALKBH1转录组学
为了在单细胞层面评估STAD中ALKBH1的转录组，并研究STAD微环境中不同细胞类型的异质性，使用单细胞RNA测序数据库（GSE162115），发现ALKBH1与炎症反应模型在同一区域高度表达，如图5G、H所示，通过NF-kB的TNFA信号传导和异生物质代谢也普遍增加。图5F、G表明ALKBH1与免疫细胞相关。因此，我们使用另一个公开的数据库（GSE159929）进行了进一步分析，热图显示，在胃组织中ALKBH1高度表达，其中五种巨噬细胞的生物标志物也表现出高水平表达（图5J）。
从图5A-H所示的单细胞测序数据库中确定了与巨噬细胞高度相关的集群。由于巨噬细胞具有组织驻留特性并具有促炎或抗炎功能，作者进一步分析了ALKBH1与肿瘤免疫相互作用之间的关系（图6A）。Spearman相关分析显示ALKBH1的表达与STAD中大多数肿瘤浸润性巨噬细胞呈正相关（图6B）。scTIME门户检索到各种T细胞亚群和巨噬细胞之间的复杂相互作用，这是在STAD中检测到的最强的细胞间通讯（图6C）。
图6 ALKBH1对肿瘤免疫微环境（TIME）影响的研究
作者评估了ALKBH1与巨噬细胞M0、M1和M2亚型之间的相关性，发现两者呈正相关（图7A）。并且ALKBH1与巨噬细胞生物标志物（CD163、CD68、MARCO、MRC1和MSR1）呈正相关（图7B）。
5 . 通过药物遗传筛选鉴定潜在的STAD ALKBH1抑制剂
本研究旨在通过GDSC数据库筛选在ALKBH1高表达情况下更有效的药物，以确定对STAD的潜在治疗药物。通过CRISPR-Cas9技术在STAD细胞中敲除ALKBH1，并分析430种药物对其的影响（图8A）。研究发现6种药物—Elesclomol、Vinorelbine、Alisertib、ZM447439、RU-SKI 43和FTY-720，在ALKBH1敲除的STAD细胞中表现出改变的效力（图8B-G）。特别是，sgALKBH1效率高的STAD细胞系对这些药物更敏感，表明这些药物可能作为靶向ALKBH1的抗癌药物。
本研究基于单细胞和空间转录组学的方法，揭示胃腺癌中ALKBH1与肿瘤相关巨噬细胞之间的联系，并探讨了其作为诊断生物标志物、影响肿瘤免疫微环境以及在精准肿瘤学中的潜在作用，为诊断和预后应用提供了新的视角。这么赞的文章，还不点个收藏+在看，细细品味？另外阿鲸也可以像该研究一样，提供全方位的单细胞+空间转录组分析，为你的高分SCI之路保驾护航！面面俱到，只等你来，感兴趣的抓紧扫描下方二维码联系我吧~
原文信息：doi: 10.1186/s12935-024-03232-5.
原文始发于微信公众号（云生信学生物信息学）：超强阵容！巨噬细胞联合“单细胞和空间组学测序技术”太卷了！0实验高段位思维，还不快来学！
