文章发表在Genomics, Proteomics & Bioinformatics

研究团队对LSCC原发肿瘤组织（LC）、匹配的癌旁组织（PT）和局部淋巴结（LM）进行了单细胞转录组测序分析。该研究在上皮细胞亚群中标记了8类亚群，通过使用传统的干细胞标志基因PROM1和ALDH1A1，识别出一个稀有的干细胞（SC）群体（图1A）。研究发现，98.26%的SCs处于G1期，且SCs中与细胞周期相关的基因表达显著较低，即保持静息或缓慢增殖的状态。拟时序分析表明SCs处于上皮细胞的发育起点，这些特征符合对SCs的已有认知。

然而，肿瘤组织中可能同时存在肿瘤干细胞和正常干细胞（NSCs），进一步聚类分析获得SC-C1和SC-C2两个群体（图1B）。研究团队发现94.12%来源于肿瘤组织的SCs被归类为SC-C2，相反67.81%来源于癌旁组织的干细胞被归类为SC-C1（图1B）。与SC-C1相比，SC-C2表现出Wnt/β-catenin信号通路、Notch信号通路、低氧、MYC靶点、炎症和干扰素反应通路的高活性。转录因子活性分析显示，SC-C2中RUNX1（13g）和SOX4（20g）调控子的AUC评分显著高于SC-C1；与先前研究一致，RUNX1和SOX4通常与癌症复发、癌细胞干性的维持有关。SC-C2高表达FOLR1、CCL28、FRZB等标志基因，免疫组化也显示PROM1和FOLR1在癌旁组织中的表达水平高于肿瘤组织。综上，研究团队确认SC-C2具有明显的肿瘤干细胞特征，并且在癌旁组织中富集。进一步使用其他LSCC单细胞测序数据和TCGA数据也验证了CSCs的真实存在和组织定位（图E-F）。

鉴于肿瘤干细胞在癌症发展、复发和转移中的关键作用，其标志基因在临床中或具有重要应用潜力。研究团队筛选出了172个CSCs的标志基因，并利用多重免疫组化证实了其中3个（PROM1、FOLR1和DMBT1）在肿瘤组织切片中的表达。对肿瘤干细胞标志基因构建的预后模型，也获得了良好的预测准确性（图1G）。研究团队进一步鉴定了24个特异性表达的基因，并结合iLINCS数据库预测了若干潜在的靶向药物，即可能通过抑制特异性基因的表达来抑制CSCs的发生发展。

最后，研究团队还对肿瘤干细胞与免疫细胞、基质细胞之间的通讯网络进行了深入解析，发现髓系细胞表达的NAMPT诱导CSCs中INSR的高表达，推测抑制NAMPT是抑制CSCs的潜在靶点。相较于NSCs，该研究还发现CSCs具有调控血管细胞发展的能力，相关通路在CSCs中表现出更强和更特异性的模式（图1H）。

综上所述，该研究在单细胞水平上对LSCC中的肿瘤干细胞及其特征进行了全面的分析和表征，深入了解了肿瘤干细胞的标志基因、转录因子、功能等分子特征，构建了预后分析模型，预测了潜在的干预靶点和药物，探究了肿瘤干细胞与肿瘤微环境细胞间的通讯网络，为开发肿瘤干细胞靶向治疗策略奠定了基础。然而，肿瘤干细胞的来源和演化仍然较为模糊，肿瘤干细胞的耐药机制也尚未完全阐明，需要更多临床样本进行研究，以期开发针对CSCs的治疗策略。