王海云，广州市妇女儿童医疗中心病理科/儿科研究所研究员。毕业于中山大学肿瘤防治中心肿瘤学专业，留学于瑞典卡罗琳斯卡医学院。研究方向主要为肿瘤病理与分子分型研究、肿瘤代谢与免疫、肿瘤早筛早诊等。目前已发表学术论文35余篇，其中以第一/通讯作者（共同）发表SCI学术论文19篇。

 

1. 引言

最近单细胞测序研究进展，表明儿童肿瘤的发生发展与胚胎时期前体细胞的异常发展之间有着密切的联系。神经母细胞瘤是一类源于交感神经系统的原始细胞的恶性肿瘤，是发生于儿童的最常见颅脑外实体恶性肿瘤；同时另有研究认为起源于背主动脉干神经嵴细胞（交感肾上腺始祖细胞），是交感神经元和神经内分泌嗜铬细胞（chromaffin cells）的前体。研究中发现了神经母细胞瘤具有肾上腺素样和未分化型背主动脉干神经嵴细胞表型分化的潜能。然而，神经母细胞瘤细胞分化起源的表型多样性，在单细胞分辨率水平仍缺乏更好的理解。

2. 结果展示 

1）早期胚胎组织和胎儿肾上腺组织的特异性单细胞转录组学谱。采用单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）对约4周胎龄的人胚胎组织2个和8-14周胎龄的肾上腺组织4个进行单细胞重悬液制备并测序，运用UMAP （uniform manifold approximation and projection）进行cell cluster可视化分析，结果在胚胎组织中发现36,839 个细胞，并进行细胞分类，主要有神经脊和感觉神经元两类；而在肾上腺组织中发现49,209个细胞，细胞分类主要是施万前体细胞（SCPs）和交感神经细胞。每一种细胞类型都有特异性基因表达。

2） 以往研究证实脊椎动物的早期胚胎发育过程中，神经嵴前体细胞从背神经管发育而来，并经历一系列上皮间质转化过程（EMT）。因此，本研究进一步运用UMAP对早期胚胎组织中的神经类细胞进行re-cluster分析，结果发现14个特异性与神经发育谱系相关的sub-cluster，且每一个亚类都有不同的蛋白表达。其中sub-cluster9和10 是EMT前体相关的神经脊细胞，且高表达神经元相关的蛋白质标记物如MSX1/2 和ZIC1/2，表明了EMT状态是触发神经脊前体细胞分化和发育所必需。

3）为了更加详细了解胚胎肾上腺组织的细胞状态，研究者继续对胚胎肾上腺中SCPs、chromaffin cells和交感神经细胞进行聚类分析，发现存在大量细胞周期（cell cycling）相关的蛋白。其中，在SCPs和chromaffin cells中细胞周期蛋白异质性很强。同时也证实了chromaffin cells标记物TH 和CHGB在交感神经细胞中高表达。

        4）为了进一步分析每一个细胞类型与之对应的恶性表型，研究者对16个未经过治疗的肾上腺神经母细胞瘤患者的肿瘤组织进行scRNA-seq，共获得160,910 个细胞，形成37个cell clusters，富集到8个主要细胞类型，包括T细胞、髓系细胞、施万基质细胞、成纤维细胞和大量的神经内分泌chromaffin cells。通过拷贝数变异（CNVs）分析证实了神经内分泌chromaffin cells中含有大量的CNVs，常见有17q gain, 11q loss, 和1p loss；而在施万基质细胞和成纤维细胞中较少出现CNVs。由此研究者得出：神经内分泌chromaffin cells是肾上腺神经母细胞瘤具有恶性表型特征的细胞。

       5）研究者进一步深入分析神经母细胞瘤肿瘤组织恶性表型的meta-programs与胚胎发育起源细胞类型联系起来，通过聚类分析将160个被证实的gene signatures分为9个主要的meta-programs，揭示肿瘤临床异质性的内在原因。而Jaccard similarities分析显示肿瘤组织meta-programs 3与chromaffin cells相似度极高，明确了大多数肿瘤具有独特的神经内分泌chromaffin cells特征，而MYCN扩增的肿瘤具有EMT干神经脊细胞的特点，且与临床预后密切相关。值得注意的是NTRK1, PRPH, NPY, PCP4, 和 PKIB这5个基因在分化型chromaffin cells中高表达，但与cell cycle 呈显著负相关。

 

 

 3. 研究思路

4. 总结

该研究全面解析胚胎神经脊细胞、胚胎肾上腺组织与神经母细胞瘤组织的发育和发生发展过程中的分子标记物，通过聚类、相似性等分析发现胚胎神经chromaffin cells的发育状态与肿瘤细胞的临床高度异质性密切相关。通过胚胎神经脊细胞的发育轨迹研究，为神经母细胞瘤疾病进展研究的分子机制奠定坚实基础。

 

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32946775/（cancer cell，IF=26.606）

 

 

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