研究背景
胰腺导管癌(PDAC)是一种致命的癌症，诊断晚是预后差、病死率高的主要原因之一。更好地了解导致PDAC的早期事件，并探索疾病从早期侵袭前病变到晚期肿瘤的发展是很重要的。目前尚不清楚在疾病发展的哪个阶段形成了免疫抑制环境，以及涉及什么信号和细胞。本文通过单细胞RNA测序对小鼠胰腺从侵袭前期到肿瘤形成过程进行了研究。
方法流程
研究结果
1
胰腺单细胞转录组图谱
Tamoxifen（PTI）注射到报告小鼠中，不同时间点收集胰腺进行单细胞测序。共个细胞的分析显示腺泡、导管、成纤维、内皮胞和免疫细胞等。在每种细胞类型中早期时间点的细胞聚集在一起，晚期时间点的细胞聚集在一起。晚期时间点PanIN病变的形成伴随着免疫细胞浸润的增加；鉴定出表达Krt19和Sox9和其他编码外分泌酶的基因的tdTomato+细胞。这些细胞是失去腺泡程序的化生的腺泡细胞，可以发育成PDAC。
2
腺泡化生细胞具有异质性
进一步分析腺泡细胞(cpa1+，tdTomato+，krt19-)，导管细胞(cpa1?，tdTomato?，krt19+)和化生细胞(cpa1，tdTomato+，krt19+)；化生细胞由几个不同的细胞亚群组成，免疫组化发现PanIN病变内的细胞GKN1染色阳性，而导管结构很少染色。表明A_(15)簇中的GKN1+细胞确实定位于PanIN皮损。
为了探索化生细胞与胃细胞之间的相似程度，对小鼠胃进行scRNA-seq。胃上皮细胞簇(高表达Epcam、Krt19和Sox9)被包括在腺泡、导管和化生细胞中(簇A_21-23)。A_22簇中的细胞表达GKN1、GKN2和TFF1，被标记为胃窝细胞。化生细胞亚群在簇A_18中显示出不同的转录谱，这些细胞具有衰老的表达特征（表达CdKn2a、P53和P21），与以前报道的定位于PanIN损伤的衰老细胞一致。
化生细胞不是一个同质群体，而是可以分为不同的化生细胞系，它们渗透到胰腺病变中。这些tdTomato+细胞包括胃凹陷样细胞(A_15簇)、胃主管样细胞(A_11簇)、衰老细胞(A_18簇)、簇状细胞(A_25簇)和神经内分泌样细胞。由于PanIN被认为是从导管结构发展而来的，这些病变中不同丰度的化生细胞可能有助于揭示控制细胞转化的事件顺序。
3
化生细胞之间以及与间质中其他细胞之间的相互作用
几个化生细胞簇中表达IL1家族的细胞因子，由凹陷状细胞和腺泡衰老细胞表达；衰老细胞还表达IL1Rn，抑制IL1信号转导，表明PanIN皮损中的不同化生细胞相互传递信号。PanINs包括Gkn1+细胞(坑样)，Tgfb1+细胞(衰老细胞)，表明这两种细胞可以共存于同一PanIN病变中。
衰老的化生细胞中检测到IL18诱导的程序，但在其他不表达IL18r1的化生细胞中检测不到，表明化生凹坑样细胞的IL18表达以一种特定的方式在功能上影响周围细胞。CD4T细胞和NK细胞也表达IL18r1，因此化生细胞可能会改变免疫细胞表型；浸润PanIN病变的细胞表达TIMP1等基因，这些基因调节细胞外基质。因此，化生细胞分泌分子，向免疫细胞发出信号，塑造病变微环境。
4
tdTomato+肿瘤细胞的特性
15个月的tdTomato+肿瘤细胞分为两个主要群(群A_10和群A_17)。CNV分析，A_10簇的细胞拷贝数畸变增加(CNV阳性，可能包括恶性肿瘤细胞)，而A_17簇的细胞CNV与间质和化生细胞相似(CNV阴性，可能起源于肿瘤邻近区域)。CNV阴性细胞表达Scnn1a，这是钠通道的一个亚单位，在清除粘液中起作用；CNV阳性细胞表达Krt20和AIM2，Krt20是胰腺癌细胞的标志，AIM2激活caspase1来处理IL1和IL18前体，并调节炎症小体的激活。
5
腺泡细胞的命运
拟时轨迹分析发现腺泡细胞进入两个不同的平行阶段：(1)增生性胃样细胞（状态2）或(2)肿瘤细胞（状态3）；发现一组在晚期PTI腺泡细胞中表达的基因，包括Mmp7、Marcksl1和Igfbp7；发现状态1的晚期腺泡细胞的不同子集中表达的基因，包括Agr2。状态2和状态3的同一组基因以无监督的方式聚集到两个不同的腺泡细胞群，表明在很早就有两个替代程序，每个程序都在不同的细胞亚群中表达并导致不同的细胞命运，胃部化生或癌变。
研究结论
胰腺化生细胞是一个异质性群体，包括与胃细胞、丛生细胞、神经内分泌细胞高度相似的细胞，并且可能具有衰老表达谱。发现：(1)不同的亚型定位于导管结构和PanINs；(2)癌前病变包括多种化生细胞类型；(3)根据表达谱，这些化生细胞可以相互作用，也可以与组织中的其他类型的细胞相互作用。这一发现将支持PDAC进展的事件序列和恶性细胞起源的研究。
参考文献
YehudaSchlesinger,OshriYosefov-Levi,DrorKolodkin-Gal,etal.Single-celltranscriptomesofpancreaticpreinvasivelesionsandcancerrevealacinarmetaplasticcells’heterogeneity.NatCommun..
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