近日，中国工程院院士、我院院长于金明、腹部放疗一病区主任岳金波团队与解放军总医院第五医学中心血液病医学部研究所所长刘兵研究团队合作在国际顶级期刊Science期刊子刊Science Advances上发表了题为 “Single-cell dissection of cellular and molecular features underlying human cervical squamous cell carcinoma initiation and progression” 的研究论文。该研究首次通过单细胞转录组测序构建了宫颈鳞癌发生和进展过程中的细胞和分子特征图谱，发现了大量肿瘤发生和进展相关的新的细胞亚群和分子，为宫颈癌的诊疗提供了疾病诊断与预后的生物标志物和潜在的治疗靶点。

通讯作者：于金明院士、岳金波主任、刘兵研究员

第一作者：刘超博士（山东省肿瘤医院），章敏博士（解放军总医院），倪艳丽助理研究员（解放军总医院），阎新龙教授（北京工业大学）

《Science Advances》为国际顶级期刊《Science》杂志子刊，中科院分区1区，2021年影响因子为14.98。

宫颈癌是女性第四大常见恶性肿瘤，严重威胁女性生命健康。作为宫颈癌主要病理类型，宫颈鳞癌（CESC），通常经历由正常宫颈 (normal cervix, NC)到宫颈上皮内瘤变 (cervical intra-epithelial neoplasia, CIN) 再到CESC的发生和进展过程。然而，CESC发生和进展过程中上皮和微环境细胞及其分子特征的复杂演化仍然存在很多未知。为精确解析CESC发生和进展过程中的特征变化及其背后的分子机制，研究团队对13例不同病变阶段的宫颈组织（包括NC、CIN、早期CESC和晚期CESC）进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），并对部分分析进行了功能验证（图1）。

图1. 研究设计和流程

研究团队对肿瘤细胞/上皮细胞在CESC发生和进展中的转录组演化进行重点解析，揭示了NC、CIN、早期CESC和晚期CESC四组不同病变阶段宫颈组织中上皮细胞的分子差异，从单细胞尺度构建了宫颈上皮细胞亚群的恶性演化路径并发现了大量未报道过的与CESC发生和进展相关的分子，例如FKBP2, GTF3A, RBCK1, TOX4, DNAJC2, DNAJC1, PARP14, SMIM22, TSHZ2, ETV7, ZNFX1, BBX, CENPW, MIS18BP1, NFATC3, KIF20B和MZT1（图2）。

图2. 宫颈鳞状上皮恶性进展的分子表达

为进一步探索CESC进展过程中的关键细胞亚群及其特征，研究团队从四组不同疾病阶段宫颈组织中各细胞亚群的比例差异入手，发现在上皮细胞亚群中，CESC富集一群具有显著免疫特征的Epi8，该群体同时表达免疫抑制基因IDO1和促炎基因HLA-DRA, HLA-DPA1, IFITs, CXCL9-11，且可能通过CXCL9-11促进肿瘤微环境中的T细胞浸润并与肿瘤细胞发生作用。髓系免疫细胞亚群中，具有高抑炎特征的CCL20+和APOE+ Macrophage在晚期CESC组中富集，与生存呈负相关；而CLEC9A+ DC随着肿瘤进展而减少，与生存呈正相关。淋系免疫细胞亚群中，CESC中的CD16+ NK细胞丰度较少，并与CESC患者的生存呈负相关；而Th17和TNFRSF9high Treg细胞富集，且均高表达CCL20，该基因表达水平与不良预后相关。内皮细胞亚群中，PODXL+ 内皮细胞在晚期CESC中富集，与CESC患者的生存呈负相关；而具有抗原递呈特征的MHChigh 内皮细胞在CESC中丰度较低，与生存呈正相关。

此外，研究团队探索了成纤维细胞亚群在CESC进展中的特征及作用机制，发现基质型肿瘤相关成纤维细胞 (matrix cancer-associated fibroblasts, mCAFs) 在CESC和CIN样本中富集，高表达肿瘤进展相关基因、调控因子和通路，与CESC患者的生存呈负相关。细胞通讯分析发现mCAFs可能通过NRG1-ERBB3途径促进CESC进展。进一步功能实验验证了mCAFs确可通过NRG1-ERBB3促进CESC增殖、侵袭和治疗抵抗。

综上，该研究通过单细胞转录组测序技术全面解析了CESC发生和进展过程中上皮、免疫、内皮和成纤维细胞的变化，深入揭示了各细胞亚群在CESC发生和进展过程中相对丰度和分子特征的动态变化，为CESC提供了广泛的细胞和分子特征信息及潜在治疗靶点。