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《Cancer Cell | 开发机器学习算法，首次在单细胞水平追踪癌细胞和T细胞间线粒体传输》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2023-10-11

  • 2023年10月9日，宾夕法尼亚大学医学院/费城儿童医院李博教授团队等在 Cancer Cell 期刊发表了题为：Systematic investigation of mitochondrial transfer between cancer cells and T cells at single-cell resolution 的研究论文。该研究不仅证实了T细胞与癌细胞间线粒体传输在不同癌症中的广泛存在， 更重要的是，提出了基于贝叶斯层次模型与统计反褶积的机器学习方法——MERCI，实现了在单细胞分辨率下追踪不同细胞间线粒体传输的重要功能。

    尽管在本研究中，研究团队只将MERCI用于线粒体转移在T细胞和癌细胞之间的追踪，原则上MERCI可应用于任意两种不同的细胞类型。当单细胞测序数据质量合格时（单细胞测序读长的线粒体覆盖度 > 1000），MERCI的预测准确度具有较强的鲁棒性。因此MERCI有希望作为一个通用方法以解析复杂细胞网络中线粒体的流动问题并帮助推动癌症免疫治疗的发展。

    本文内容转载自“ 生物世界”微信公众号。

    原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/7QNSWfV0j7ZFOH7pR8L8qQ

  • 原文来源：https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(23)00319-7
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相关报告

  • 《Cell丨开发细胞类型标准化算法以整合单细胞图谱》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2023-12-22
    • 2023年12月21日，来自英国Sanger研究所Sarah Teichmann团队的许川及合作者在Cell上发表了题为Automatic cell-type harmonization and integration across Human Cell Atlas datasets的文章。 研究人员开发了用于细胞类型标准化的算法CellHint。CellHint主要包含四个功能：1）定量细胞与细胞间的转录组相似性；2）标准化不同数据集的细胞命名差异；3）重构不同细胞类型的层级结构；4）基于2和3整合单细胞数据。 通过CellHint来标准化五批免疫细胞数据集后发现，原先需要大量人力来注释和调和的细胞类型在CellHint的算法下都得到了快速的验证。另外，CellHint也适用于疾病数据集。例如，当研究人员把CellHint应用于8种导致肺纤维化的疾病数据后，不同的细胞类型和疾病类型都得到了区分。跨数据集比较的其中一个好处在疾病数据中也得到了体现：在不同细胞类型构成的树状层级图里，肺纤维化的程度与细胞类型的连接也是直接相关的。 将不同数据集间的细胞类型进行标准化和整合还可以实现稀有细胞类型的富集。当作者团队利用CellHint来标准化不同物种的海马体（颞叶内侧的双层灰质结构）单细胞数据后，一细胞簇（约含1600细胞）得以富集。基于这类细胞的基因表达模式和功能富集情况，他们很可能代表了不成熟的神经元或成神经细胞。跨物种间的标准化也进一步揭示了此类细胞在不同物种间的相对保守性。 此外，鉴于其数据集自动标准化的特性，CellHint也可用于自动化（或半自动化）的图谱绘制和整合。在此流程中，细胞标准化和数据整合都可以利用CellHint快速完成，最后辅以手动的校验和更正，能够产生高质量的细胞图谱。
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  • 《JCI：揭示人类T细胞白血病病毒将免疫细胞转化为癌细胞的分子机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2021-12-20
    • 人类T细胞白血病病毒1型（HTLV-1，Human T cell leukemia virus type 1）主要感染CD4+ T细胞并会在被感染个体机体中诱发慢性持续性感染，有些人就会进展为成人T细胞白血病/淋巴瘤（ATL，adult T-cell leukemia/lymphoma）；HTLV-1还会改变细胞的分化、激活和存活，然而，目前研究人员并不清楚是否以及这些改变如何促进被感染细胞发生恶性转化。近日，一篇发表在国际杂志Journal of Clinical Investigation上题为“HTLV-1 infection promotes excessive T cell activation and transformation into adult T cell leukemia/lymphoma”的研究报告中，来自帝国理工学院等机构的科学家们通过研究揭示出了HTLV-1病毒如何引发某些人群患上罕见白血病的，同时还提出了线索有效阻断这种情况的发生。 文章中，研究人员利用单细胞分析揭示了该病毒如何过度激活T细胞（血液中的关键免疫细胞），从而促进其发生癌变。称之为ATL的罕见癌症大约会在5%感染HTLV-1的患者中发生，但仅仅是在最初感染的多年中会这样；HTLV-1能专门感染T细胞并将其转化为白血病细胞，但由于时间上存在滞后，这就使得研究人员确定这种转化是如何发生的变得很难。 ATL能缓慢或积极性地进展，但目前针对高级别ATL并没有标准的疗法，而且在患者使用化疗和抗病毒疗法后，该疾病还有着非常高的复发率。本文研究结果表明，病毒能够劫持T细胞的激活机器，并导致其持续处于高水平的激活状态，并逐渐进展为恶性肿瘤。研究者Yorifumi Satou说道，虽然仅有一小部分HTLV-1感染的患者会进展为ATL，但据估计，全球大约有500万只1000万该病毒的携带者，而且在一些地区该疾病该是地方性的，比如在日本就有大约100万名患者。 研究人员认为，目前非常有必要理解病毒如何让T细胞与人类机体作对，本文而研究揭示了发生这种改变的一种关键机制，并为研究人员提供了一定的研究方向从而寻找干预这一过程的方法，其或有望帮助潜在预防癌症的进展。白血病是一种起源于血液或骨髓细胞的癌症，其主要特点为异常白细胞的数量大幅增加，而T细胞是一种特殊类型的白细胞，其在抵御外来入侵者上扮演着至关重要的角色，比如细菌和病毒感染等。 HTLV-1病毒能将其自身插入到一类T细胞中，并开始以一种潜伏状态停留在那里，其并不会释放任何病毒颗粒或者引发任何不良影响，对于许多这种病毒携带者而言，这种情况或许从未改变，但在大约5%的携带者中，经过几十年的潜伏，病毒机会重新苏醒并影响T细胞的功能。文章中，研究人员对来自无病毒捐赠者、健康病毒携带者和ATL患者机体超过8.7万个T细胞进行分析，研究者对这些细胞的RNA进行测序旨在揭示病毒与T细胞之间相互作用的机制。 研究者表示，在进展为ATL的人群中，HTLV-1会让受感染的T细胞变得高度活化和过度反应，从而导致其过量产生维持其不断增殖的蛋白，同时还能帮助病毒避免机体其它通常会清除有害细胞的免疫系统的攻击。研究者认为，这些改变会使得过度反应的T细胞对DNA损伤变得更加易感，比如通过化学制剂或辐射，这就会加速T细胞过渡为癌变状态。研究者Ono表示，对相关过程进一步研究或为后期开发新型疗法策略奠定一定的基础，比如，T细胞的慢性激活也能通过阻断告诉细胞激活的信号通路的分子来被抑制，或者，新型疗法就能通过靶向作用激活T细胞所产生的蛋白质来帮助细胞增殖。 综上，本文研究结果表明，HTLV-1感染的细胞或能上调HLA II类分子，并能扮演耐受性抗原呈递细胞来诱导抗原特异性T细胞的过敏，研究人员揭示了在单细胞水平下HTLV-1所介导的转化和免疫逃逸过程的精细化分子机制。 原始出处： Benjy J.Y. Tan,Kenji Sugata,Omnia Reda, et al. HTLV-1 infection promotes excessive T cell activation and transformation into adult T cell leukemia/lymphoma, Journal of Clinical Investigation (2021). DOI: 10.1172/JCI150472
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