恶性肿瘤已成为严重危害国民身体健康的重大疾病,而肿瘤微环境是肿瘤细胞赖以生存并完成生物学功能的“土壤”。对肿瘤微环境的深入认识是探索肿瘤发生、发展、转移及耐药等研究的重要突破口。肿瘤微环境中主要含有免疫细胞、成纤维细胞、各种信号分子和细胞外基质等。肿瘤细胞通过物理接触、运动、信号分子分泌/接收等手段,实现与周围基质细胞的互作、通讯,深入研究这些细胞互作手段有助于更好理解肿瘤发生、发展、侵袭及转移等过程。但由于肿瘤细胞及其微环境具有高度的复杂性与异质性,目前尚缺乏针对肿瘤微环境细胞互作手段的高灵敏度、高通量、单细胞直接检测技术与系统研究。
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本工作中,研究团队通过前期发展的单细胞分泌因子多维检测技术(PNAS,2022;PNAS,2019),结合高通量单细胞成像,构建了配对单细胞水平多种分泌蛋白、多种外囊泡及细胞位置、运动行为的多维检测平台。利用该平台,团队实现了对口腔鳞癌肿瘤微环境中多种细胞互作的单细胞解析,包括肿瘤—免疫和肿瘤—基质细胞等。研究团队发现:细胞间的初始距离决定了细胞间的运动距离与方向;细胞与细胞间存在一个相对稳定的间隔距离(100至200微米,当细胞间距离小于稳定距离时,细胞会相背运动;大于稳定距离时,细胞会相对运动);细胞间趋近接触时会促进分泌蛋白的分泌,同时抑制外囊泡的分泌;细胞运动距离与经典分泌蛋白(如白介素-6,白介素-8等)呈现良好的正相关性,但其相关性与运动方向无关。上述研究结果表明单细胞分泌因子多维检测技术为解析肿瘤微环境、细胞—细胞相互作用等研究提供了一种新技术支持,为深入认识细胞空间分布与运动、信号分子表达等之间的相互关系提供新数据参考,有望为后续发展控制肿瘤细胞迁移、转移的干预策略奠定基础。
相关研究成果以“Deciphering Cell-Cell Interactions with Integrative Single-Cell Secretion Profiling”为题,于近日发表在《先进科学》(Advanced Science)上。该工作的第一作者是我所1820组博士后李林梅和大连医科大学联合培养硕士研究生苏浩然。上述工作得到国家自然科学基金等项目的支持。(文/图 李林梅)
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202301018