导读：乳腺癌占每年新癌症病例的12%，已成为成人恶性肿瘤中最常见的癌症。HER2靶向治疗显著改善了乳腺癌的治疗。MMTV-neu和MMTV-作为乳腺癌研究的模型，PyMT小鼠已被广泛研究。
近日，湘雅医院团队在《Cell Discovery》上发表题为“上发表题为“New mouse genetic model of breast cancer from IKKα defects in dendritic cells revealed by single-cell RNA sequencing”的文章。文章指出，IκB激酶α (IKKα)NF是经典IKK复合物的两个催化亚基之一-κB信号传导的上游在癌变过程中起着关键作用，包括KRAS突变肺腺癌的发生。文章指出，IκB激酶α (IKKα)NF是经典IKK复合物的两个催化亚基之一-κB信号传输的上游在癌变过程中起着关键作用，包括KRAS突变肺腺癌的发生。IKK复合物的另一个亚基IKKβ缺乏会导致树突细胞(DC)迁移和免疫耐受损伤。有趣的是，我们在小鼠DC中发现了IKK。α的条件敲除(IKKα△Itgax)自发性肿瘤意外出现在乳腺附近，在老年小鼠身上(≥20周龄，23/58)肿瘤发病率约为39.6%，脾重增加，脾肿频繁。另外，我们发现IKKKα在IKKα△Itgax小鼠的骨髓源性DC确实被敲除，而IKKKα在其他组织中，水平是正常的。然而，自发性肿瘤的病理类型和起源尚不清楚，探索乳腺癌免疫微环境的小鼠模型的可靠性也有待测试。
https://www.nature.com/articles/s41421-023-00553-z
研究背景
01
近年来，单细胞RNA测序(scRNA-seq)它已广泛应用于恶性细胞和肿瘤类型的来源鉴定。因此，我们使用SCRNA-SEQ系统来识别这种未知的肿瘤类型。我们还从Tabulala 在Muris数据库中下载了11个组织SCRNA-seq数据集。然后我们进行了PCA分析，发现正常的乳腺组织和肿瘤组织有相似的基因表达和类似的免疫表达，这表明IKKα△小鼠的肿瘤可能起源于乳腺组织。
为了进一步确定IKKKα△Itgax小鼠肿瘤的乳腺样特征，我们通过无监督检测到12个细胞簇，每个簇都用已知的标记进行注释，以分类这些细胞。UMAP图显示Erbb2和Vimentin在上皮细胞中的富集。确定IKKKα△Itgax小鼠肿瘤的驱动基因，我们通过比较不同的肿瘤细胞群和正常的乳腺细胞群来识别差异(DEGs)。与正常乳腺细胞相比，肿瘤上皮细胞中的S100a8、Erbb2和Tnfrsf1b丰富。为研究基因标记的功能意义，我们对肿瘤细胞和正常乳腺细胞之间的单样本基因集富集进行了分析(ssGSEA)。与正常乳腺组织相比，肿瘤上皮细胞中的靶向Kras和糖酵解信号增加，提示IKKα由缺陷引起的自发性肿瘤可能起源于上皮细胞。
小鼠肿瘤的病理和起源是通过SCRNA-SEQ和免疫组化来确定的
以往的证据表明，通过轨迹分析，上皮细胞具有肿瘤细胞从癌前状态到恶性状态的分化状态和基因表达模式，可用于研究癌症的分子特征。然后我们构建了肿瘤细胞和正常上皮细胞的转录轨迹。肿瘤上皮样本沿正常上皮细胞形成5个转录状态(S1) - S5)的分支结构标志着正常上皮细胞的不同分化，而正常上皮细胞大多位于S1 。我们使用大规模复制数变异(CNVs)为了推断肿瘤细胞的来源，我们发现肿瘤上皮细胞中有7q、15q、17q和18q增益是独一无二的事件。我们还检测了两种常见的乳腺癌小鼠模型和我们自发性肿瘤模型的病理类型，发现自发性肿瘤具有高水平Her2、乳腺癌的特征是Gata3和细胞角蛋白。为了进一步研究乳腺癌患者和乳腺癌小鼠的免疫表型，我们通过免疫组织化学(IHC)检测IKKαIKKK标志物和免疫细胞标志物的表达α主要表现在细胞质中。与MMTV-neu小鼠相比，IKKα△CD8+/CD4+Itgax小鼠与乳腺癌患者的细胞比例较高，而IKK则较高α△CD163+/CD68+细胞比值低于Itgax小鼠和乳腺癌患者。此外，TCGA数据显示，IKKK在乳腺癌中α水平与HER2的表达有关。综上所述，我们的小鼠模型肿瘤具有乳腺癌的特点，更适合模拟乳腺癌的微环境。
为了进一步检查肿瘤微环境中的免疫细胞，特别是DC和T细胞，我们通过DEG分析评估了细胞簇的谱系特异性基因表达特征，发现了经典树突状细胞(cDC)样品组增加了CCR7， 表达CCL22和Fscn1。编码Relb、Pten、肿瘤DC中TCF4和Irf7的基因减少，表明肿瘤DC损害了DC与正常乳腺DC相比的发展。与正常乳腺DC相比，肿瘤DC中的抗原加工和递呈以及T细胞激活信号也有所下降。与正常乳腺组织相比，TCF4在肿瘤T细胞中的表现降低。与正常乳腺T细胞相比，来自肿瘤的T细胞凋亡信号增加，而激活的T细胞增殖和适应性免疫反应信号在肿瘤T细胞中减少，表明DC中的IKKα缺乏损害T细胞的活化。我们还使用Monocle从正常乳腺组织和肿瘤样本中以伪时间订购T细胞并生成轨迹图。来自肿瘤的T细胞位于前分支，分为两个不同的分支。大多数正常的乳腺T细胞存在于不同的分支S3中。这些数据进一步表明，在DC中IKKα缺乏诱导T细胞功能障碍，从而促进肿瘤免疫的逃避。
研究结果
02
为了进一步确定树突细胞和T细胞的相互作用(CCI)，我们计算了CCI分数，它代表了所有配体-受体对中所有亚簇之间的通信概率。与肿瘤样本相比，CCI在正常乳腺样本中更强，CCL在乳腺DC中更强、Cd86、Faslg和Ifn的表达也得到了强烈的提升。类似的模式也观察到在与T细胞外向或相互作用的DC中。我们还利用流式细胞术研究了不同年龄的IKKKα△单核细胞、粒细胞和Itgax小鼠的自然杀伤细胞。与野生型(WT)与老年IKKK相比，老年IKKKα△Itgax小鼠(20岁)血液和脾脏中单核细胞的百分比降低，肺部中单核细胞的百分比也显著降低。我们还发现，与WT小鼠相比，年轻而老年的IKKKα△Itgax小鼠外周血和肺部粒细胞的比例显著增加。此外，IKKKK在老年小鼠DC中α缺乏减少外周血和肺部的自然杀伤细胞。然而，IKKα△与WT小鼠相比，Itgax小鼠脾脏中自然杀伤细胞的数量没有显著差异。这些数据表明，DC中的这些数据表明，在DC中IKKα缺失的细胞群会受到影响。
对IKK有深入的了解α△Itgax肿瘤和MMTV-neu肿瘤(GEO: 我们从SCRNA-SEQ数据中对CD45+细胞进行了分类，获得了6个簇。虽然这两组免疫特征相似，但在IKKKα△在Itgax肿瘤中观察到巨噬细胞数量减少，T细胞浸润增加。另外，IKKKKKPD1和Ctla-4α△在浸润在Itgax肿瘤中的T细胞中表达上升。UMAP图发现CCR7具有DC特征， 强烈表达CCL22和CD68。单片伪时间分析显示，MMTV-Neu小鼠的T细胞处于晚期细胞状态，而IKKα△Itgax小鼠的巨噬细胞处于原始细胞分化状态。与MMTV-neu小鼠相比，这些结果进一步证实，IKKα△在原始细胞状态下，Itgax肿瘤浸润T细胞和巨噬细胞，这可能有助于肿瘤免疫逃逸。
据我们所知，这是第一个显示免疫细胞遗传缺陷诱发实体瘤的病例。在表观遗传学上，确定DC基因突变是否能调节乳腺上皮细胞，最终导致上皮癌是值得的。新的发现可能会带来新的肿瘤预防和治疗策略。进一步研究需要明确这种新型乳腺癌模型的分子机制和特定的肿瘤微环境特征，并确定其在IKKα△乳腺细胞增生在Itgax小鼠中的特定时间以及HER2靶向治疗的敏感性。我们也相信，我们的研究将为探索乳腺癌的免疫治疗提供一种新的小鼠模型，并通过促进DCIKKKα促进乳腺癌疫苗的发展。
参考资料：
https://www.nature.com/articles/s41421-023-00553-z
注:本文旨在介绍医学研究的进展，不能作为治疗方案的参考。如需健康指导，请到正规医院就诊。
(原标题:湘雅医院:新突破！RNA测序揭示乳腺癌遗传模型，促进乳腺癌疫苗发展)
