癌症是全世界范围内死亡率最高的疾病之一，据世界卫生组织估计，2018年，全球有960万人死于癌症【1】。肿瘤免疫疗法在控制肿瘤方面疗效显著，但临床试验表明，该疗法仅对部分患者有效，多项研究表明这是由高度复杂的肿瘤微环境所导致的，解析肿瘤微环境的生物学特征将有助于提高肿瘤免疫疗法的实用性【2】。
传统的测序技术只能在群体水平进行测序，单细胞转录组测序技术的出现，极大地提高了肿瘤微环境图谱的分辨率，使得研究人员可以在单细胞层面探究肿瘤微环境中的细胞组成以及基因表达调控的异质性。近几年肿瘤病人组织的单细胞转录组数据迅速累积，但目前还没有一个综合的数据库将这些已有的数据资源整合起来。
近日，同济大学王晨飞课题组、张帆课题组与四川大学华西口腔医院李太文课题组合作在Nucleic Acids Research杂志上发表文章TISCH: a comprehensive web resource enabling interactive single-cell transcriptome visualization of tumor microenvironment，建立了大规模肿瘤免疫单细胞数据库TISCH（http://tisch.comp-genomics.org ）。
目前为止，TISCH收集了来自GEO和ArrayExpress的共76套高质量肿瘤单细胞转录组数据以及相应的病人信息，数据涵盖了27种癌症类型。此外，TISCH还收集了3套健康人群的外周血单核细胞（PBMC）数据，方便用户对照了解正常免疫细胞的基因表达水平。所有收集的数据都使用MAESTRO软件【3】进行了统一的处理分析，包括质量控制、批次效应校正、聚类、差异表达分析、癌细胞划分、细胞类型注释及功能富集分析等（图1）。标准化的处理流程使得不同来源的数据相对可比，有利于数据的再利用。TISCH将分析结果以一种用户友好的方式呈现出来，用户可以对肿瘤微环境进行交互式的探索。
图 1 TISCH数据库中的数据处理流程以及功能特征概览
TISCH提供了两个功能模块，数据集模块和基因模块。通过数据集模块，用户可以搜索感兴趣的数据集来进行深入的探究，文章以一套膀胱癌【4】的数据为例，展示了数据集模块的具体用法。如图2A所示，UMAP图、饼图和柱状图反映了肿瘤微环境的细胞组成，用户还可以研究基因在不同细胞、不同治疗组的表达分布特征（图2B），以及细胞的功能状态等（图2C）。值得注意的是，针对每套数据，TISCH都提供了单细胞水平的表达谱以及相应的细胞类型注释、样本信息，用户可以直接下载使用。为了方便探索肿瘤的异质性与同质性特征，TISCH支持多套数据比较的功能，用户可以选择多套数据来比较细胞组成以及基因表达的差异性（图2D）。
图 2 TISCH数据集模块功能展示
在生物标志物的研究中，研究人员往往需要快速定位某一基因在不同细胞类型、不同癌症类型中的表达情况，TISCH 的基因模块就提供了这样的功能。简单输入一个感兴趣的基因并选择癌症类型（图3A），TISCH就可以迅速返回一个热图和一个小提琴图（图3B、3C），用以展示该基因整体的表达情况。
图 3 TISCH基因模块功能示例
TISCH数据库对全球用户免费开放，其中整合的数据资源将有助于肿瘤生物学家对肿瘤微环境中的基因调控、免疫信号进行研究，并为发现新的药物靶点提供方向。TISCH项目团队将对该数据库进行定期的更新与维护，吸纳新发表的肿瘤病人样本的单细胞转录组数据，建立肿瘤免疫微环境大数据平台，为癌症研究、肿瘤免疫研究提供更好的服务。
同济大学生命科学与技术学院王晨飞研究员、张帆研究员以及华西口腔医院李太文副研究员为该论文共同通讯作者，同济大学博士研究生孙冬青、王瑾、韩雅为共同第一作者，数据库的构建得到了Dana-Faber癌症研究所刘小乐教授、曾泽贤博士的指导与帮助。
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa1020/5976978
数据库链接：
http://tisch.comp-genomics.org
参考文献
1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer
2. Baumeister S, et al. Coinhibitory pathways in immunotherapy for cancer.Annu. Rev. Immunol.34:539–73 (2016)
3. Wang C, et al. Integrative analyses of single-cell transcriptome and regulome using MAES
TRO.Genome Biol.21:198 (2020)
4. Yuen KC, et al. High systemic and tumor-associated IL-8 correlates with reduced clinical benefit of PD-L1 blockade.Nat. Med. 26(5):693-698 (2020)
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