【中国声音】CELL DISCOV (IF=38)｜复旦赵曜团队和浙大郭国骥团队合作利用单细胞测序指导脊索瘤新药临床试验

颅底脊索瘤（Skull Base Chordoma, SBC）是以侵袭性强、复发率高为特点的颅底恶性骨肿瘤。因手术难全切，残瘤的治疗手段又极为有限（放疗抵抗率高，无切实有效的靶向药物），该类患者总体预后极差。

2022年9月20日，国家神经疾病医学中心、复旦大学附属华山医院神经外科赵曜教授团队和浙江大学郭国骥教授团队合作在Cell Discovery（IF=38）杂志在线发表题为“Single-cell transcriptome reveals cellular hierarchies and guides p-EMT-targeted trial in skull base chordoma”的研究论文，该研究利用单细胞RNA测序技术首次在颅底脊索瘤恶性细胞中发现了一簇干细胞样细胞簇，且该细胞簇与肿瘤的放疗抵抗密切相关。同时，该研究还揭示肿瘤细胞内存在p-EMT（partial epithelial-mesenchymal transition）过程，与脊索瘤的侵袭性密切相关，可作为预后标志物和治疗新靶点。在此基础上，作者开展了I期临床实验，并在3个脊索瘤病人中证实了服用p-EMT抑制剂（YL-13027）可以显著减缓肿瘤生长，保持至少6个月的无进展状态。

颅底脊索瘤是一种罕见的源自斜坡或鞍区脊索残留组织的恶性骨肿瘤。由于肿瘤位置深在，临近重要组织（脑干）、血管（颈内动脉、基底动脉）及神经（视神经、动眼神经等），手术全切难度高，往往导致肿瘤残留，复发率极高。此外，残瘤对常规放射治疗不敏感，尚没有公认有效的药物，导致颅底脊索瘤患者往往在经历数次“手术-复发”之后将面临“无药可医”的困境。因此，针对颅底脊索瘤发病机制的研究及治疗靶点的研发亟待开展。

作者利用单细胞RNA测序技术从12例颅底脊索瘤样本（来自6名患者）中共测定90691个细胞，绘制了颅底脊索瘤单细胞转录组图谱。所有细胞被划分为10种亚型共17簇细胞，并且运用infer CNV及脊索瘤相关标志物鉴定出恶性细胞（即肿瘤细胞）及非恶性细胞（间质细胞、免疫细胞等）。

其中，肿瘤细胞根据基因表达差异，被进一步划分成6个亚群。之后利用干细胞打分，发现其中一个亚群（cluster 3）在恶性细胞中具有较高的干细胞特征，结合差异基因通路富集分析及单细胞轨迹分析技术（scVelo），初步推定其为颅底脊索瘤肿瘤干细胞簇。

为了进一步探索该干细胞簇与脊索瘤放疗抵抗的相关性，作者对颅底脊索瘤细胞系进行X光照射，并将照光前后的肿瘤细胞进行RNA-seq分析，利用差异表达基因，共富集出3个模块，其中Module2富集出的packaging of the telomere ends通路中的CTSL在前述脊索瘤干细胞簇中也高表达。后续的体外实验初步验证了CTSL的抑制剂（Z-FY-CHO）可以显著降低脊索瘤细胞系的放疗抵抗性，提示CTSL可作为颅底脊索瘤放疗增敏剂的潜在靶点。

研究利用非负矩阵分解（NMF）对脊索瘤肿瘤细胞进行聚类，发现脊索瘤肿瘤细胞中存在8个模块，首次明确脊索瘤中存在p-EMT（partial epithelial-mesenchymal transition）过程。后续通过体外细胞实验、裸鼠成瘤实验及187例颅底脊索瘤患者的临床数据回顾，明确了p-EMT与脊索瘤侵袭性的相关性，抑制TGF-β通路可以显著下调脊索瘤中的p-EMT过程，从而抑制脊索瘤的侵袭性。

在此基础上，作者进一步开展了一项I期、单臂、开放标签的临床试验。所用药物YL-13027经体外及动物实验，能够显著抑制脊索瘤中p-EMT过程。入组的3名颅底脊索瘤患者服药后肿瘤生长均得到抑制，并且保持了至少6个月的无进展状态。

综上所述，该研究首次在单细胞层面发现了颅底脊索瘤中存在的干细胞亚群及p-EMT过程，并在实验室中验证了放疗增敏剂及p-EMT抑制剂的治疗效果。后续的临床试验则进一步证实了p-EMT抑制剂的临床效果。该研究为脊索瘤的药物研发提供了新的思路，为脊索瘤患者的治疗带来了新的曙光。

复旦大学附属华山医院张启麟医生、韩瑞博士、黄若凡教授、王镛斐教授、陈宏教授、浙江大学费丽江博士为本研究的第一作者；国家神经疾病医学中心、复旦大学附属华山医院神经外科赵曜教授、浙江大学郭国骥教授为本研究的通讯作者。

通讯作者简介

赵曜教授

复旦大学附属华山医院

复旦大学附属华山医院虹桥院区副院长、华山医院神经外科副主任、复旦大学神经外科研究所副所长
主任医师、博士生导师、教育部长江学者特聘教授、国家杰青、国家万人计划领军人才
中华医学会神经外科分会青年委员会副主任委员
中国老年医学会神经外科分会副会长
主要从事各类脑肿瘤的临床手术治疗。尤其擅长鞍区肿瘤（垂体瘤、颅咽管瘤、脊索瘤等）的微创手术和应用基础研究。以通讯作者在《Nature Genetics》《Nature Communications》《Cell Research》《Cell Discovery》《AJHG》等国际权威学术期刊上发表SCI论文40多篇；作为主要完成人，曾获包括国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖和上海市科技进步一等奖等在内的8个科研奖项

郭国骥教授

浙江大学医学院

浙江大学医学院教授，博士生导师，浙江大学医学院干细胞与再生医学中心副主任，浙江大学血液学研究所副所长，浙江大学干细胞联盟副主席
2005年本科毕业于武汉大学生命科学学院生物技术专业。2010年博士毕业于新加坡国立大学及新加坡基因研究所。之后赴美国哈佛大学医学院，任达纳法伯癌症中心及波士顿儿童医院Research Fellow。2014年入职浙江大学医学院干细胞与再生医学中心。2017年获“国家优秀青年基金”，2019年入选“万人计划”科技创新领军人才
现任中国生理学会血液生理学专业委员会委员，中国细胞学会衰老细胞生物学分会委员，中国医药生物技术协会基因检测分会委员
曾获“树兰医学青年奖”，“霍英东青年教师奖”，“细胞生物学会青年科学家奖”等荣誉。郭国骥一直致力于单细胞分析技术的开发与应用，并在细胞图谱的绘制上有突出贡献；其在Nature、Cell、Cell Stem Cell等著名期刊发表多篇学术论文

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