编辑推荐：
肺癌死亡率高，肺腺癌（LUAD）是常见类型。研究人员通过单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析 LUAD 中癌症干细胞（CSC）特征。发现 LGR5+干细胞促进肿瘤进展，其相关基因可作治疗靶点，为 LUAD 治疗策略开发提供新方向。
在肺癌这个 “杀手” 的众多类型中，肺腺癌（LUAD）格外引人注目，它不仅是肺癌里最常见的组织学类型，发病率还在不断攀升，而且恶性程度高，患者的 5 年总生存率仅有约 17.4% 。目前，针对肺腺癌的治疗手段，像非侵入性手术切除、放化疗、酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）治疗以及免疫治疗等，都只能让一小部分患者获益。这是因为肺腺癌存在显著的异质性，包括耐药性、免疫反应差异、术后易复发转移等，而且很多患者确诊时已处于晚期。所以，探寻肺腺癌的发病机制、找到新的治疗靶点迫在眉睫。
为了解开肺腺癌的谜团，南方医科大学珠江医院肿瘤科等研究机构的研究人员，开展了一项针对肺腺癌中癌症干细胞（CSC）特征的研究，并将成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了多种技术方法。首先，从基因表达综合数据库（GEO）下载了 GSE149655 数据集，该数据集包含 2 个 LUAD 样本和 2 个健康样本的单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据。然后，利用 “Seurat” 和 “harmony” 等 R 包对数据进行预处理、降维、去除批次效应和细胞聚类分析 。接着，通过多种数据库和软件进行基因集富集分析（GSEA）、构建蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络筛选枢纽基因、构建转录调控网络等。此外，还进行了人体组织样本采集、细胞培养、qPCR、蛋白质免疫印迹（Western blot）、免疫组化（IHC）、细胞迁移和侵袭实验、细胞增殖实验以及流式细胞术检测等实验。
在研究结果方面：
- 单细胞转录组图谱：对 4 名患者的肿瘤和正常样本进行 scRNA-seq 分析，经质量控制和细胞聚类，得到 9 个主要细胞簇，包括癌症干细胞、纤毛细胞等。其中，癌症干细胞、T 细胞等在癌症样本中的比例更高，提示这些细胞可能是肿瘤异质性的主要贡献者。
- 癌症干细胞的通路差异：功能富集分析显示，癌症样本中的 CSC 在氨基酸糖和核苷酸糖代谢、DNA 复制等通路显著富集，而健康样本中的 CSC 则在 NF-κB 信号通路和 IL-17 信号通路活动增强。这表明癌症样本中的 CSC 与肿瘤生长增殖相关。
- LGR5+干细胞的关键作用：CSC 可进一步细分为 3 个主要细胞簇，其中 LGR5+干细胞在癌症样本中比例更高，参与 LUAD 进展。
- 关键标记基因的功能验证：检测 3 种 CSC 标记基因在 BEAS-2B 和 A549 细胞中的表达，发现除 DSC3 外，其他 5 个基因在 A549 细胞中显著上调。沉默 CXCL3 基因后，A549 细胞的迁移、侵袭和增殖能力下降，凋亡水平增加，说明 CXCL3 在癌细胞发展中起关键作用。
- 枢纽基因的确定与分析：构建 LGR5+干细胞相关的 PPI 网络，确定了 10 个枢纽基因。这些基因大多是 LUAD 患者预后的保护因素，且部分与药物敏感性相关，可能在 LUAD 化疗敏感性或耐药机制中起关键作用。
- 基因调控网络的构建：构建 mRNA-miRNA 和 mRNA-TFs 调控网络，发现 HLA-DPB1 等枢纽基因可能是 CSC 在 LUAD 治疗中的潜在靶点。
研究结论表明，研究人员通过 scRNA-seq 分析，描绘了 LUAD 中癌症干细胞的特征。激活的氨基酸糖和核苷酸糖代谢以及 DNA 复制通路对维持癌症干细胞的多能性至关重要，LGR5+干细胞可能与潘氏细胞相互作用支持癌症干细胞的自我更新，并且确定了一些对癌症干细胞功能起重要作用的枢纽基因。
在讨论部分，研究人员指出，虽然该研究揭示了肺腺癌中癌症干细胞的重要特征，但仍存在局限性。例如数据来自公共数据库，属于回顾性研究，需要更多多中心、前瞻性队列研究来减少偏差；LGR5+干细胞促进 LUAD 进展的具体机制及在 LUAD 组织上的验证还需进一步研究。尽管如此，这项研究为肺腺癌治疗策略的开发提供了新的思路和潜在靶点，有望推动肺腺癌治疗向更精准、更有效的方向发展，对改善肺腺癌患者的预后具有重要意义。
