患者平衡共识非负矩阵分解揭示骨肉瘤单细胞恶性程序的跨患者重复性与患者亚组特异性

《Journal of Translational Medicine》：Patient-balanced single-cell analysis resolves moderately recurrent and patient-restricted malignant programmes in osteosarcoma with matched spatial support

　　

摘要

背景

基于细胞的加权分析可能导致高产标本在骨肉瘤恶性状态发现中占主导地位。我们探究了哪些恶性程序在患者间重复出现，以及哪些仅局限于患者亚组。

方法

我们整合了来自三个队列共31个标本的276,787个单细胞数据，并在一个14例患者的内部队列中应用了患者平衡的共识非负矩阵分解（NMF）。我们通过独立分解两个外部骨肉瘤队列来评估重现性，并利用患者配对表达、公共调控数据、肺转移配对RNA与染色质可及性数据、三张匹配的Visium空间转录组切片以及患者分辨的细胞通讯模型来考察生物学背景。

结果

共解析出七个恶性程序。患者平衡处理将一个在外部队列中中度重现的F3细胞外基质-间充质/血管周围程序与一个F4软骨-缺氧程序区分开来——后者结构稳定但集中于四名患者，且仅在一个外部队列中被强烈回收。患者配对分析将F4与软骨发育、缺氧和糖酵解联系起来，而SOX9表达及公共调控数据集提供了跨情境支持，但未能证明直接调控关系。F3和F4占据了一致的染色质定义邻域以及患者变量空间域。患者分辨的细胞通讯模型进一步优先确定了F3的内皮DLL4/JAG2-NOTCH信号通路情境。

结论

患者平衡分析将合并的细胞外基质/软骨基质（ECM-CM）信号分离为一个在外部队列中中度重现的F3细胞外基质-间充质/血管周围程序和一个患者亚组F4软骨-缺氧程序。SOX9相关及内皮-NOTCH通路的发现属于计算性、假设生成性结果，而非经过验证的因果机制或临床生物标志物。尽管如此，基线程序活性仍为选择用于检验这些聚焦假设的实验模型提供了理性依据。