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单细胞测序筛选初发和复发胶质母细胞瘤中恒定存在的胶质瘤细胞

摘要

背景胶质母细胞瘤是成人最常见、侵袭性最强的原发性高致死性脑肿瘤。虽然初发胶:

质母细胞瘤(newlydiagnosedglioblastoma,ndGBM)具有成熟的治疗方案，然而，胶质母

细胞瘤极易复发，目前针对复发胶质母细胞瘤(recurrentglioblastoma,rGBM)的治疗仍未

取得显著进展，因此，胶质母细胞瘤患者生存率极低。基因表达似乎是预测胶质瘤患者

生存和治疗反应的重要因素。然而，肿瘤组织细胞的异质性可能会阻碍找到胶质母细胞

瘤的恒定治疗靶点，因为不仅ndGBM和rGBM之间的遗传谱不同，不同患者之间甚至

同一患者的肿瘤细胞亚型之间的遗传谱也不同。因此，在不同的ndGBM和rGBM患者

中筛选一种恒定的肿瘤细胞类型可能是更好地治疗胶质母细胞瘤的一种潜在方法。本文

旨在通过单细胞测序(single-cellRNAsequencing,scRNA-seq)筛选恒定的胶质瘤细胞来

比较这两种胶质母细胞瘤的分子机制，并利用流式细胞对结果进行简单的验证。此外，

ndGBMrGBM

在这一过程中筛选出的基因和通路可能有利于发现和的潜在诊断和治疗

靶点。

方法:从基因表达数据库（GeneExpressionOmnibus(GEO)）的GSE182109数据集下载3

例ndGBM患者(3例样本)和2例rGBM患者(7例样本)的世界卫生组织（WorldHealth

Organization，WHO）IV级、IDH野生型和MGMT启动子甲基化的胶质母细胞瘤样本

RscRNA-seq

的基因表达谱，并使用包进行筛选恒定存在的胶质瘤细胞亚型。此外，

(GeneOntologyGO)

本研究还进行了拟时序分析、基因本体，和京都基因与基因组百科

(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomesKEGG)-

全书，富集分析、细胞细胞相互作用

single-cellregulatorynetworkinferenceandclustering

和单细胞调控网络推测聚类（，

SCENICndGBMrGBM

）。本研究还鉴定了和组恒定细胞亚型的关键基因和其在各组的

不同功能。为了验证scRNA-seq的结果，从青岛大学附属医院神经外科收集WHOIV

级、IDH野生型和MGMT启动子甲基化的ndGBM和rGBM胶质母细胞瘤标本，利用

scRNA-seq确定的标记基因，通过流式细胞术筛选该恒定细胞亚型，并利用流式细胞技

术验证ndGBM和rGBM代表性的关键基因表达情况是否与scRNA-seq结果一致。

结果:共有59400个胶质母细胞瘤组织细胞及12172个胶质瘤细胞最终通过质控。本研

究成功筛选出了恒定的胶质瘤细胞亚型GC2，根据富集分析，其主要功能是血管生成、

细胞运动、对损伤和激素的反应以及细胞死亡。根据SCENIC结果，MAFB、MEF2C、

PRDM1JDP2GC2ndGBMGC2

和是的特异性转录因子。组中上调的差异基因主要富

集于细胞发育和PI3K-Akt通路。相比之下，rGBM组GC2上调的差异基因主要富集于

核苷代谢、细胞死亡，以及HIF-1通路。ndGBM组GC2的关键基因为TUBB3、EGFR、

APOE、PTPRZ1、NES、FAB