单细胞RNA测序揭示SEC16B在骨肉瘤肺转移中的关键作用及肿瘤微环境调控机制

这篇研究通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和批量RNA测序(bulk RNA-seq)技术，首次在骨肉瘤(OS)中鉴定出具有肺转移特征的C1肿瘤细胞亚群，并发现内质网转运因子SEC16B的下调是驱动转移的关键分子。研究揭示了肿瘤微环境(TME)中癌症相关成纤维细胞(CAFs)和内皮细胞(ECs)通过血管生成(VEGFB/NRP1)和细胞外基质(ECM)重塑形成转移前微生态位的机制，为OS肺转移提供了新的治疗靶点。

　　

背景

骨肉瘤(OS)作为青少年最常见的原发性骨肿瘤，肺转移是导致患者5年生存率骤降至20%的主要因素。尽管新辅助化疗和手术方案使局部OS患者生存率提升至60%-70%，但转移性OS的治疗仍面临巨大挑战。近年研究发现，上皮-间质转化(EMT)、血管生成和肿瘤微环境(TME)重塑在OS转移中起关键作用，但具体机制尚未阐明。

方法

研究整合6例原发OS样本(scRNA-seq)、2例肺转移样本(GSE152048)和4例正常骨组织(GSE169396)的单细胞数据，结合4对原发/转移灶的bulk RNA-seq数据。通过高维加权基因共表达网络分析(hdWGCNA)、细胞轨迹分析(CytoTRACE)和细胞通讯分析(CellphoneDB/CSOmap)等多组学方法，结合体外Transwell实验和qRT-PCR验证。

结果

3.1 肿瘤浸润微环境的单细胞图谱

57,810个高质量细胞被注释为9种类型，包括成骨细胞(OB)、巨噬细胞(C1QB⁺)、中性粒细胞(S100A8⁺)等。与原发灶(PT)相比，肺转移灶(ML)中OB比例显著增加，拷贝数变异(CNV)分析证实其恶性特征。

3.2 OS肺转移亚群的鉴定

5个OS亚群中，C1细胞表现出最高肺转移评分和干细胞特性(scRNA-seq速度分析)。该群体EMT和Wnt通路激活，CNV评分较其他亚群高1.8倍。

3.3 关键靶基因验证

hdWGCNA与bulk RNA-seq交叉分析发现SEC16B在ML中显著下调。体外实验证实：

• OS细胞系(143B/HOS)中SEC16B表达较正常OB降低4.2倍

• SEC16B过表达使143B细胞迁移能力下降63%(p<0.001)

3.4 TME细胞互作网络

Scissor算法鉴定出促转移的Scissor⁺细胞(ECs/LUM_CAFs)。互作分析显示：

• PPIA/BSG轴增强OS细胞迁移

• VEGFB/NRP1轴介导血管生成

• CSOmap证实C1与70% LUM_CAFs存在直接接触(q<0.05)

3.5 转移前微生态位形成机制

MCAM⁺ CAFs通过THY1/ADGRE5轴促进C1细胞迁移，其干细胞特性随分化逐渐丧失(Monocle2轨迹分析)。ECs通过PDGFB/PDGFRB轴激活CAFs，共同构建血管化ECM微环境。

讨论

该研究首次揭示SEC16B通过ER应激途径抑制OS转移的新功能。TME中CAFs-ECs-C1细胞的"三重对话"模式，特别是PPIA-BSG信号轴的激活，为临床干预提供了新靶点。未来研究可探索靶向SEC16B联合抗血管生成治疗的潜在价值。