基于单细胞数据探究细胞因子在肺腺癌肿瘤微环境中的作用.pdfVIP

摘要

肺癌是目前死亡率最高的疾病，而肺腺癌是最常见的组织学肺癌类型。肺

肿瘤分类的原理通常首先使用形态学，经由免疫组织化学支持，然后是分子技

术。近年来，随着各种高通量测序技术的出现，各种生物标志物为肺癌的分型

和诊治提供了依据。世界卫生组织更是强调了所有肿瘤类型分子病理学的进步，

认为个体分子异常是肿瘤诊断标准的一部分。细胞因子是细胞分泌的小分子蛋

白质，具有生长、分化和激活功能。免疫治疗的兴起使得细胞因子的研究不断

深入，发现细胞因子不仅可以调节机体中的免疫反应，并且在肿瘤中具有促炎

和抗炎作用，必威体育精装版发现的细胞因子风暴现象更是与各种病理学有关。在本研究

中，基于单细胞数据研究了细胞因子在肺腺癌微环境中的作用，并探索了适合

作为肺腺癌潜在治疗靶点的细胞因子。

本研究收集了细胞因子和肺腺癌单细胞数据集，过滤掉低质量的样本和细

胞，鉴定了17种类型的细胞。提取了上皮细胞数据，并使用inferCNV来推断

细胞的恶性状态。为了识别各种细胞类型中的重要细胞因子，使用LightGBM模

型对17种细胞类型的数据进行二元预测模型训练，并筛选细胞因子特征。使用

FindMarkers方法获得了17种细胞类型的差异基因。两者比较的结果表明，

LightGBM模型比差异分析方法可以更好地筛选与疾病相关的特征。根据鉴定

的细胞因子，发现上皮细胞的细胞因子调节免疫细胞和基质细胞的生长和反应，

而免疫细胞和基质细胞的细胞因子通过控制血管生成、细胞生长和迁移来塑造

肿瘤的促炎和抗炎环境。因此，本研究提出上皮细胞可能是识别肺腺癌生物标

志物的更准确途径。由于在组织采样中通常混合了肿瘤细胞和正常细胞，使用

上皮细胞恶性细胞状态作为标签训练分类模型，这可能比组织标签更准确。由

此标签鉴定出的重要细胞因子大部分与先前研究相符，同时鉴定出了不同的细

胞因子。因此，本研究认为细胞恶性状态有潜力成为筛选生物标志物的更准确

的分类标签。

总之，本研究深入研究了细胞因子在肺腺癌肿瘤微环境中的作用模式，并

绘制了具有特定细胞类型的细胞因子景观。本研究的发现为肺腺癌提供了潜在

的生物标志物和治疗靶点。

关键词：肺腺癌；细胞因子；单细胞测序；机器学习；潜在治疗靶点

Abstract

Lungcancerhasthehighestmortalityrateamongcancers,andlung

adenocarcinoma(LUAD)isitsmostprevalenthistologicalsubtype.Traditionally,

lungtumorclassificationisbasedonmorphology,supportedby

immunohistochemistry,andmoleculartechniques.However,high-throughput

sequencingtechnologyhasrevealedavarietyofbiomarkersthataidincancer

classification,diagnosis,andtreatment.TheWorldHealthOrganizationstressesthe

importanceofmolecularpathologyinalltumortypesandconsidersindividual

molecularabnormalitiesaspartoftumordiagnosticcriteria.Cytokinesaresmall

moleculeproteinssecretedbycellsthatpromotegrowth,differentiation,and

activation.Immunotherapyhasledtoincreasedresearchoncytokines,whichnotonly