2020年10月22日，北京大学第三医院普通外科付卫课题组与北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬课题组合作，在国际知名学术期刊《肿瘤细胞》（Cancer Cell）上在线发表题为“单细胞多组学测序揭示结直肠癌肿瘤微环境细胞的普遍遗传变异”（Single-cell Multiomics Sequencing Reveals Prevalent Genomic Alterations in Tumor Stromal Cells of Human Colorectal Cancer）的研究成果。

研究团队利用优化的单细胞基因组和转录组双组学测序技术，对来自结直肠癌病人和健康对照的多种非癌细胞进行了高精度的单细胞双组学测序，系统地研究了肿瘤微环境以及正常组织中免疫细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞大片段基因组变异的频率和特征。

本研究主要成果该研究三个主要发现为：

一、以拷贝数变异为代表的大片段基因组遗传变异在人体正常组织的免疫细胞、成纤维细胞以及血管内皮细胞中广泛存在。

该团队利用单细胞双组学测序技术，对来自于21例结直肠癌患者以及6例非癌患者的总计15312个高质量单细胞转录组进行了深入研究。研究发现，包括上皮细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、T细胞、NK细胞、B细胞、肥大细胞以及其他髓系免疫细胞在内的所有细胞类群中都有1% - 15%的细胞存在>10Mb的基因组拷贝数变异。由此推断，大片段基因组遗传异常不是仅局限于肿瘤细胞中的特殊现象，而是主要细胞类型中普遍存在。

二、肿瘤组织中遗传异常的成纤维细胞比例远远高于癌旁正常组织，且遗传异常的成纤维细胞发生了显著的克隆扩增。

不同患者正常组织中遗传异常成纤维细胞的比例为1.1%-10.6%，而癌组织中该比例为11.1%-47.7%，相比癌旁组织增加了4倍左右。癌旁组织成纤维细胞的基因组拷贝数变异呈现相对随机的分布特征，而肿瘤相关成纤维细胞中7号染色体拷贝数增加的细胞显著增多。由此提示，发生基因组拷贝数变异的成纤维细胞存在克隆扩增。这说明，肿瘤微环境细胞不是简单地接受肿瘤细胞的“诱导”而被动地参与肿瘤发生过程，而是已经发生不可逆的、永久的遗传变异，因而很可能主动地促进了肿瘤发生。

三、发现了5个肿瘤相关成纤维细胞的标志基因，均与结直肠癌预后密切相关。

BGN、RCN3、TAGLN、MYL9和TPM2基因在肿瘤相关成纤维细胞中明显上调，且其高表达与结直肠癌预后较差明显相关，免疫组化染色进一步验证了这5个基因相应的蛋白在肿瘤相关成纤维细胞中特异性高表达，从而确定了这5个基因是肿瘤相关成纤维细胞特异性表达的肿瘤标志基因。这一发现拓展了肿瘤标志基因的种类，从原来主要聚焦于肿瘤细胞表达的标志基因扩展为需要同时关注肿瘤微环境细胞中特异性表达的肿瘤标志基因。肿瘤微环境细胞特异性表达的肿瘤标志基因更有可能具有跨不同癌种的普适性，其临床应用场景更广泛。

综上所述，本项研究利用高通量单细胞多组学测序技术，证实了大片段基因组遗传变异在人体成纤维细胞、免疫细胞和血管内皮细胞中普遍存在，并发现了结直肠癌中这类遗传异常的成纤维细胞在肿瘤组织中存在克隆扩增现象。此项研究突破了人们对人体“正常”组织中细胞遗传变异的认知，充分证明了以基因组拷贝数变异为代表的大片段遗传变异在人体主要细胞类型中普遍存在。研究提示，基因组拷贝数变异在人类疾病和衰老中可能具有重要作用。此项研究同时发现了5个肿瘤相关成纤维细胞特异表达的标志基因，为肿瘤诊断和肿瘤防治研究提供了新的线索。

北京大学第三医院普通外科周鑫主治医师，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）博士生周圆、卞舒惠博士（现为生殖医学国家重点实验室PI）、博士生崔月利为该论文的并列第一作者。北京大学第三医院普通外科付卫教授和北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬教授为该论文的共同通讯作者。该研究项目得到了国家自然科学基金和北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）的支持。

北医三院普通外科付卫教授团队以胃肠道疾病的微创治疗为中心，特别针对胃肠道肿瘤，进行了一系列临床实践和探索，建立了胃肠道肿瘤腹腔镜微创手术治疗和应用体系。该团队长期致力于高通量测序技术在胃肠肿瘤诊治中的应用以及胃肠肿瘤的遗传和表观遗传研究，采用最新技术和方法研究和解析胃肠肿瘤异质性和肿瘤转移机制，以新的视角寻找肿瘤的新型诊断标志物和有效治疗靶点，取得了一系列重要研究进展，近年来在顶级期刊Science、Gut、Cancer Cell等发表研究论文多篇。

【延伸阅读】：

北医三院付卫研究团队与北大汤富酬研究团队合作在Gut上发表研究成果 揭示家族性腺瘤性息肉病发病机制

https://www.puh3.net.cn/yyxw/xwbd/141024.shtml

北京大学第三医院付卫团队、乔杰团队和北大生命科学学院汤富酬团队在《科学》杂志合作发表结直肠癌最新研究成果

https://www.puh3.net.cn/yyxw/xwbd/127664.shtml

（北医三院 仰东萍 周鑫）

编辑：玉洁