2021年6月12日,我院凌飞教授课题组联合数学学院刘锐教授在CELL旗下的美国基因与细胞治疗学会杂志 Molecular Therapy – Oncolytics杂志上在线发表题为Single-cell transcriptome analysis reveals DHX9 in mature B cell as a dynamic network biomarker before lymph node metastasis in colorectal adjacent tissues 的研究论文,硕士生刘惠生和数学学院博士生钟佳元为本文的共同第一作者;以及硕士生胡家麒、韩重印等为署名作者 (论文dio:10.1016/j.omto.2021.06.004)。
据2020年全球癌症统计数据表明,结直肠癌(CRC)全球发病率排名第三死亡率排名第二;且CRC的晚期五年生存率不到10%,因此对CRC进行早预警、早干预具有重要意义。2020年该课题组针对结直肠癌多空间位点构建了的免疫微环境图谱,揭示了结直肠癌免疫细胞空间位置的异质性并在Clinical and Translational Medicine杂志(IF=7.9)上在线发表题为《Multiregion single-cell sequencing Reveals the Transcriptional Landscape of the Immune Microenvironment of Colorectal Cancer》研究论文(论文链接:https://doi.org/10.1002/ctm2.253)。在该研究的基础上,此次研究进一步在免疫微环境中癌旁组织的B细胞,使用动态网络生物标志物(DNB)的新方法,从系统生物学角度量化结直肠癌邻近组织中成熟B细胞在调控网络中的免疫功能,从而预测CRC转移前的关键时期,挖掘具有潜在早期干预的靶点,为进一步研究B细胞在CRC进展中的作用提供候选基因。
图1 DNB方法预测CRC转移前的关键时期
该研究还通过对DNB调控网络的分析发现DNB对邻居差异基因(DEG)具有“滞后”的调控作用(图2)。CRC进展过程中,差异基因在二期表达处于过渡状态,在一期和三期之间发生了表达模式翻转变化. 运用DNB对成熟B细胞在癌旁组织的免疫活性的变化进行了量化,检测到了癌症二期为结直肠癌淋巴结转移前的临界时期。
该研究还进一步研究了DNB的调控关系,发现了影响B细胞发育的JAK-STAT和抗原呈递等免疫功能受到DNB基因STAT3、DHX9的调控(图3)。对DNB基因的进一步筛选发现,DNB核心基因DHX9是结直肠癌癌旁组织特异性的预后标志物和潜在的免疫靶点。
图3 DNB-DEG滞后调控网络
本研究整合了系统生物学、单细胞转录组学、免疫学等多学科研究,表明CRC二期作为早期淋巴结转移前的关键时期;同时DHX9作为预后标志物和潜在的免疫靶点,为CRC的早期干预提供了重要的线索,为进一步研究B细胞在CRC进展中的作用提供了候选基因。同时,本课题组也正在构建DHX9 B细胞特异性敲除小鼠(图4),为进一步研究B细胞中DHX9对CRC的免疫功能奠定了基础。
图4 DHX9 B细胞特异性敲除小鼠模型构建
本研究得到了国家自然科学基金、广东省科技计划项目、广东省基础与应用基础研究基金的共同资助。
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