小腸癌是一種嚴(yán)重的消化道腫瘤，雖然發(fā)病率較低但近年來發(fā)病率逐年上升。小腸癌診斷發(fā)現(xiàn)時(shí)通常已經(jīng)進(jìn)展到晚期，患者預(yù)后常常較差。與結(jié)直腸癌患者相比，小腸癌患者確診時(shí)年齡相對(duì)較小，并且腫瘤進(jìn)展往往呈現(xiàn)較高的病理分期和等級(jí)。目前小腸癌的研究相對(duì)較少，分子遺傳特征并不清楚，并且其臨床特征與分子特征之間的聯(lián)系還沒有被揭示。盡管已經(jīng)有研究揭示了小腸癌和結(jié)直腸癌的差異性，但是當(dāng)下小腸腺癌的治療仍然主要參照結(jié)直腸癌的治療方案，如何評(píng)估結(jié)直腸癌的治療方案是否適合小腸癌治療目前仍然是領(lǐng)域內(nèi)的重大問題，同時(shí)迫切需要發(fā)展針對(duì)小腸癌的特異性臨床治療方案。

北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）湯富酬教授課題組與北京大學(xué)第三醫(yī)院普通外科付衛(wèi)教授課題組緊密合作，在 Cell Discovery 上發(fā)表了題為“Single-cell profiling reveals molecularbasis of malignant phenotypes and tumor microenvironments in small bowel adenocarcinomas”的研究論文。該項(xiàng)研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)對(duì)12例小腸癌患者進(jìn)行分析，系統(tǒng)地揭示了小腸癌惡性腫瘤細(xì)胞（癌細(xì)胞）和腫瘤微環(huán)境細(xì)胞的分子特征，比較了小腸癌與其他消化道惡性腫瘤轉(zhuǎn)錄組水平上的差異，并在此基礎(chǔ)上利用小腸癌的基因表達(dá)特點(diǎn)預(yù)測(cè)了一批治療小腸癌的潛在候選藥物并且進(jìn)行了體外功能驗(yàn)證。該項(xiàng)工作揭示了小腸癌的重要分子特征，同時(shí)為小腸癌的臨床治療提供了重要的線索和理論依據(jù)。

該項(xiàng)研究對(duì)12例小腸癌患者的原發(fā)腫瘤樣本、部分癌旁樣本以及部分轉(zhuǎn)移樣本進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，樣本涉及到包含十二指腸、空腸和回腸等小腸主要組成腸段的小腸癌患者。其中6例患者的樣本使用優(yōu)化的高精度STRT方法進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，另外6例患者的樣本使用10X Genomics的方法進(jìn)行高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，同時(shí)還對(duì)部分患者的癌組織和癌旁組織進(jìn)行了外顯子組測(cè)序，分析腫瘤細(xì)胞特異性的遺傳變異。該項(xiàng)研究同時(shí)使用了優(yōu)化的STRT方法和10X Genomics方法進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，優(yōu)化的STRT方法能夠在每個(gè)單細(xì)胞中捕獲更多的基因數(shù)，從而更好地揭示該細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組特征；10X方法能夠在每個(gè)患者樣本中捕獲更多的細(xì)胞數(shù)，從而有利于覆蓋腫瘤樣本中更稀有的細(xì)胞類型，兩種方法的有機(jī)結(jié)合可以高效地兼顧單個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組特征的準(zhǔn)確性（高精度）和每個(gè)腫瘤樣本中捕獲細(xì)胞的數(shù)量（高通量）。使用以上組合策略，該項(xiàng)研究有以下4個(gè)主要發(fā)現(xiàn)：

一、鑒定出小腸癌腫瘤組織中普遍存在的4種癌細(xì)胞亞型：細(xì)胞周期富集型癌細(xì)胞、線粒體功能富集型癌細(xì)胞、代謝旺盛型癌細(xì)胞，以及上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化特征富集型癌細(xì)胞，并且小腸癌患者的一塊腫瘤組織中常常同時(shí)含有這4種亞型的癌細(xì)胞。

進(jìn)一步通過擬時(shí)間路徑分析和分化熵值分析等方法確定了這4種亞型癌細(xì)胞之間的腫瘤進(jìn)展關(guān)系，即從細(xì)胞周期富集型癌細(xì)胞開始，經(jīng)過線粒體功能富集型癌細(xì)胞，最后進(jìn)展為代謝旺盛型癌細(xì)胞或者上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化特征富集型癌細(xì)胞。在該項(xiàng)研究的12例小腸癌患者中，除了1例測(cè)序取樣之前接受過化療的患者的癌細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組特征明顯不同外，其他大多數(shù)患者都呈現(xiàn)出以上多種癌細(xì)胞亞型并存和相同的腫瘤進(jìn)展模式，并且上述特征在STRT單細(xì)胞數(shù)據(jù)集和10X單細(xì)胞數(shù)據(jù)集中均得到了驗(yàn)證。這表明在只使用少量腫瘤樣本的情況下，兼顧單個(gè)細(xì)胞中基因捕獲數(shù)量和單個(gè)樣品中細(xì)胞捕獲數(shù)量的方式，能夠很好地揭示腫瘤內(nèi)部的癌細(xì)胞異質(zhì)性以及不同癌細(xì)胞亞群之間的腫瘤進(jìn)展關(guān)系。不同亞型的癌細(xì)胞在不同小腸癌樣本中的比例不同，而且這些癌細(xì)胞亞型的不同比例很可能和不同小腸癌患者的不同預(yù)后有關(guān)，這需要將來對(duì)更多小腸癌樣本的臨床研究加以探究。

二、發(fā)現(xiàn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化特征富集型癌細(xì)胞亞型與CD8陽性的耗竭T細(xì)胞具有很強(qiáng)的細(xì)胞間相互作用，表明在小腸癌中上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化特征富集型癌細(xì)胞很可能是促進(jìn)腫瘤組織中CD8陽性T細(xì)胞耗竭的主要原因。

該發(fā)現(xiàn)提示，抑制小腸癌中的上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程很可能會(huì)減緩小腸癌腫瘤組織中CD8 陽性T細(xì)胞的耗竭狀態(tài)，從而為小腸癌免疫治療方案的發(fā)展提供了新的啟示。

三、發(fā)現(xiàn)在全轉(zhuǎn)錄組水平上十二指腸腸段的小腸癌和胃癌的基因表達(dá)特征更為接近，而空腸腸段的小腸癌和結(jié)直腸癌的基因表達(dá)特征更為接近，癌細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的相似性與胃腸道的空間分布順序一致。

這表明，目前小腸癌的臨床治療方案對(duì)任何小腸腸段的小腸癌全都參照結(jié)直腸癌的臨床一線治療方案這一做法值得重新評(píng)估，十二指腸腸段的小腸癌的臨床診療方案可能參考胃癌的治療方案會(huì)更有效。

四、利用小腸癌的基因表達(dá)特點(diǎn)預(yù)測(cè)了14種治療小腸癌的潛在候選藥物，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其中4種候選藥物進(jìn)行了十二指腸段小腸癌的腫瘤細(xì)胞系的體外殺傷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其中伏拉塞替（Volasertib）和陶扎色替（Tozasertib）兩種候選藥物比目前臨床常用的小腸癌治療藥物奧沙利鉑（Oxaliplatin）和伊立替康（Irinotecan）具有更強(qiáng)的腫瘤殺傷效果。

伏拉塞替是PLK1激酶的小分子抑制劑，已被FDA批準(zhǔn)用于治療急性髓系白血病。陶扎色替是Aurora蛋白家族的抑制劑，適應(yīng)癥為多種腫瘤類型的相關(guān)臨床研究正在進(jìn)行當(dāng)中。該研究找到了小腸癌的潛在治療藥物，為小腸癌新的治療方案提供了重要線索。

北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生楊經(jīng)緯，北醫(yī)三院普通外科周鑫博士，廣州國家實(shí)驗(yàn)室董驥研究員，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院乳腺外科王文東博士，北醫(yī)三院普通外科路永衢博士為該論文的并列第一作者。湯富酬、付衛(wèi)為該論文的共同通訊作者。該研究項(xiàng)目得到了國家自然科學(xué)基金和北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心的支持。

來源：北京大學(xué)