研究揭示人类睾丸生殖细胞肿瘤分子特性与免疫微环境

睾丸生殖细胞瘤（Testicular germ cell tumors，TGCTs）是14-44岁男性中最常见的恶性实体瘤之一, 约占到所有睾丸肿瘤的95%。TGCTs根据不同来源可以分为精原细胞瘤（seminoma）和非精原细胞瘤，精原细胞瘤约占TGCTs的60%以上，是常见的类型。目前，已有研究认为seminoma是原始生殖细胞（PGC）向前精原细胞发育过程中出现异常而产生。原始生殖细胞是人类生殖细胞的唯一起源，在雄性中胚胎发育至13周左右时，原始生殖细胞进入有丝分裂抑制阶段，分化为前精原细胞。一些多能性相关基因如OCT4、NANOG、TFAP2C等的表达被抑制，在此后的生殖细胞中不再表达。而在seminoma中，TFAP2C 等多能性基因作为seminoma的marker基因在成年睾丸中仍然高表达。然而，TFAP2C等在seminoma中的作用尚不清楚，对seminoma的分子特性及肿瘤微环境缺乏了解。

近日，中国科学院动物研究所研究员郭靖涛与合作者在线发表了最新研究论文。该研究发现了seminoma肿瘤细胞与PGC的相似性，揭示了转录因子TFAP2C直接调控肿瘤细胞迁移和侵袭，并探究了肿瘤微环境对seminoma的影响。

该研究对来自患者的精原细胞瘤样本进行单细胞测序。为探究seminoma肿瘤细胞与正常生殖细胞之间的关系，研究将肿瘤细胞与各个阶段生殖细胞进行比较，包括PGCs、胚胎期生殖细胞（state f0）和不同阶段成年生殖细胞。研究发现，在转录水平上，seminoma肿瘤细胞与PGCs具有更相似的基因表达模式，且拥有共享的基因表达，其中包括在PGCs中编码具有重要作用的转录因子的基因TFAP2C、POU5F1、NANOG 和 SOX17。这些基因的表达模式在空间转录组数据中得到了验证。

该研究探讨了这些异常表达的基因在seminoma肿瘤细胞中的作用。利用单细胞染色质可及性测序技术，研究发现TFAP2C的结合motif在seminoma肿瘤细胞中显著富集，说明TFAP2C作为转录因子参与seminoma的发生发展。为了进一步验证，研究在seminoma细胞系中敲降了TFAP2C的表达，发现敲降后大量基因出现下调，且肿瘤细胞的迁移和侵袭能力显著降低。结合CUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）测序，研究得到了TFAP2C直接调控的346个基因，这些基因主要富集在细胞迁移和细胞粘连等通路，结合体外功能试验，表明TFAP2C直接调控seminoma肿瘤细胞的迁移和侵袭，促进肿瘤进展。

通过对肿瘤免疫微环境的分析，研究人员鉴定了15个免疫细胞亚型，发现seminoma的微环境处于免疫抑制的状态，且不同功能状态的免疫细胞的空间分布具有异质性。巨噬细胞主要富集在肿瘤的边缘部分，研究发现seminoma中的巨噬细胞高表达MMP9，该基因是胞外基质降解的主要参与者。同时在肿瘤中对MMP9起激活作用的CTSK在巨噬细胞中也显著富集。因此，研究人员推测或许seminoma中的巨噬细胞可以通过分泌MMP9和CTSK来促进生精小管的破裂，从而帮助肿瘤细胞向外侵袭。通过分析微环境中的细胞互作，研究发现肿瘤细胞主要通过分泌MIF (macrophage migration inhibitory factor) 作用于周围环境，促进肿瘤进展。

这项研究利用多组学测序技术，首次对seminoma进行系统分析，揭示seminoma肿瘤细胞的分子特性和肿瘤微环境，为seminoma的来源和探究靶向治疗提供了更加充足的数据支持，也为生殖细胞的发育提供了更多视角。

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