单细胞技术揭示不同亚型胰腺癌的共同起源

撰文 | 亦

胰腺癌因其最高致死率和最低五年存活率被称为“癌症之王”【1】，在外分泌胰腺的恶性疾病中，除了最为人熟知的胰腺导管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC），还有胰腺腺鳞癌（adenosquamous carcinoma of the pancreas,ASCP），腺泡细胞癌（acinar cell carcinoma,ACC），间变性肿瘤等类型。不同亚型的分子特征和临床表现不同，但由于相匹配的小鼠模型的缺乏以及病理研究的空白，目前胰腺癌仍然被视作一种疾病来进行诊断。在这样的情形下，鉴定肿瘤细胞起源，理清其分化和进展机制对于分子病理和亚型特异性疗法的开发就显得十分重要。长期以来，许多研究都致力于解析PDAC的起源是腺泡细胞还是导管细胞【2,3】，它们无一例外使用的都是Kras的突变体，这一突变通常产生的是最经典的PDAC动物模型【4】，无法探究其它类型癌症是如何产生的。

近日，来自加州大学圣地亚哥分校拉霍亚医学院的Tannishtha Reya团队在Cancer Cell上发表了题为Single-cell mapping identifies MSI+ cells as a common origin for diverse subtypes of pancreatic cancer的文章，作者在成年胰腺前体细胞中过表达c-MYC，获得了PDAC，ASCP，ACC和间变性肿瘤的胰腺癌小鼠模型。通过单细胞基因组学分析，鉴定出MSI2+ cells是多种胰腺癌亚型的共同起源，并借由这一模型，在单细胞分辨率上对胰腺癌细胞进行追踪，有助于对肿瘤细胞命运决定产生更深的理解。

为了确定MSI2+干细胞/前体细胞是否可以作为细胞起源，作者首先建立了Msi2-CreERT2小鼠敲入模型，在验证了模型的保真度后，将其与CAG-LSL-MycT58A小鼠杂交，产生了不同胰腺癌亚型，根据组织学和经典的标记，可以分为导管瘤、腺泡瘤、腺鳞状瘤和罕见的间变性肿瘤等类型。RNA测序揭示了不同亚型胰腺癌的转录组特征相似性，通过与人胰腺肿瘤转录组和基因组的比较，作者发现不同亚类中的富集/缺失途径和拷贝数增加的基因都是保守的，包括MYC的表达。至此，作者成功构建了一个能够反映人类胰腺癌多样性，并在分子和组织学特征上留有保真度的小鼠胰腺癌模型。

那么MSI2+这一公共的正常细胞，是如何产生不同的肿瘤亚型的呢？作者利用单细胞测序绘制了MSI2+细胞的分子轨迹，发现它们逐渐从癌前状态变至PDAC，ASCP，ACC肿瘤。起初，MSI2主要在导管、胰岛细胞和极少数腺泡细胞中表达，其中，导管细胞包括3个类群，拥有产生导管和腺泡谱系细胞的能力，这一能力会受到MYC基因的诱导，不同类群对MYC基因的敏感性不同，分化更不完全的导管细胞会对MYC驱动的转化更为敏感。随后，作者进一步对不同亚类肿瘤进行分析，发现PDAC和ASCP拥有共同起源，但存在一个分支点决定了其是继续分化为PDAC还是转向鳞状命运。单细胞ATAC-seq数据显示，癌前细胞中和特定肿瘤状态细胞中染色质开放情况发生了改变，这使得基因表达产生差异，进而又出现CNV模式的选择。

接下来，作者在实验上验证了转录状态未决定的细胞是否能产生多种胰腺癌亚型。作者将这些细胞植入小鼠受体，再对分选出来的癌细胞进行单细胞测序，发现其在转录组上具有非常大的异质性，类似地，基因组学的分析也显示出不同亚型，说明共有起源确实能够产生多种谱系的癌细胞，属于不同胰腺癌亚型的Msi2-Myc小鼠拥有共同的肿瘤前体。

目前ASCP还没有很好的治疗方法，于是作者希望利用自己建立的这一小鼠模型，找到治疗的突破点。通过绘制腺鳞癌肿瘤图谱，作者发现HMMR可以作为潜在靶点，在小鼠癌前细胞中利用shRNA敲低Hmmr能够显著降低肿瘤体外形成。在原发性小鼠ASCP细胞中，Hmmr的抑制会使得肿瘤生长减少一倍以上。作者在人的胰腺癌细胞系中敲低HMMR，发现可以显著抑制绝大部分胰腺肿瘤细胞的生长，在体内移植和PDX模型中也是如此。以上显示了Msi2-Myc模型在开发不同亚型胰腺癌疗法中的潜力。

总的来说，该文章利用自主建立的Msi2-CreERT2小鼠模型，发现不同类型的胰腺癌亚型拥有共同的起源——MSI2+细胞，并为理解胰腺癌中决定命运的程序提供了有力的研究框架。

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.09.008

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