【科普】黑色素瘤细胞

黑色素瘤又称为恶性黑色素瘤，主要是来源于黑色素细胞的一种高度恶性肿瘤，具有高度异质性和可变性。大量证据表明，黑色素瘤细胞能够表示为黑色素细胞（增殖性）或间充质样（侵袭性）等细胞转录状态。scRNA-seq剖析证明了这两种细胞状态能够共存。但是，来自体内、体外模型的最新研讨表明，可能存在其他状态的黑色素瘤细胞，也就是说人们目前对黑色素瘤瘤内异质性的了解可能是不完好的。这些察看到的证据也提出了一种可能性，即这些不同的细胞状态对肿瘤生长和转移扩散的贡献可能是不同的。因而，有必要进一步深化研讨黑色素瘤的表型异质性。

重新探求黑色素瘤细胞状态的多样性

基于携带Tyr::NrasQ61K/o等位基因和缺乏Cdkn2a（也称Ink4a或p16INK4a）的小鼠模型，研讨人员发现这些小鼠发作皮肤单克隆黑色素瘤病变，并随后向淋巴结、肝和肺转移。为了增加该模型的多功用性，研讨人员在C57BL/6小鼠中衍生出同基因细胞系，并用scRNA-seq评价了这类黑色素瘤病变的转录组图谱。应用已发表的细胞类型特异性基因集，研讨人员审定出T细胞、B细胞、癌症相关成纤维细胞（fibroblast）、树突状细胞（dendritic cell）、单核细胞/巨噬细胞（monocyte/macrophage）、内皮细胞 (endothelial cell，EC)、周细胞（pericyte）和恶性细胞群，表明了肿瘤微环境的复杂性。进一步对恶性细胞群中止剖析，经过无监视聚类和UMAP剖析，辨认了7种不同的黑色素瘤细胞状态（图1a）。

MITF是黑色素瘤分化状态的关键调理因子。研讨人员在一切恶性细胞中均检测到普遍的Mitf转录活性，但相对地，增殖性细胞的MITF活性最高，浸润性细胞的最低。研讨人员察看到来自簇4的细胞表示出最低的MITF活性，表明该簇细胞是一切恶性细胞中去分化水平最高的（图1b）。

研讨人员运用基因汇合富集工具对每个聚类中止功用注释，并树立了每个这些簇的基因表白特征（图1c、d），运用AUCell计算不同细胞的预测值，并将其映射到UMAP空间（图1e），结果显现，这些细胞呈现了前表皮间叶细胞过渡（pre-epithelial–mesenchymal transition，pre-EMT）的踪迹，这些细胞是第一个以胚胎方式呈现的神经嵴（neural crest，NC）定向细胞，并构成了一个自我更新的NC干细胞池（图1f）。此外，scRNA-seq剖析显现，在这些病变中，可辨认出具有黑色素细胞、间充质样、NC样和pre-EMT NC茎样特征的黑色素瘤细胞。

黑色素瘤的细胞层次结构

为了确认这些原发性黑色素瘤能否具有分层结构，研讨人员运用多色Rosa26-LSL-Confetti等位基因的可诱导遗传谱系追踪措施，发现Tyr::NrasQ61K/°;Ink4a/;Tyr::creERT2/°;Rosa26-LSL-Confetti+/+复合小鼠大约在8±2个月龄时呈现原发性黑色素瘤病变（图2a）。当原发病变的肿瘤片段被移植到C57BL/6小鼠后，病变呈指数式稳步增长（图2b），且在组织学上无法与原瘤组织分辨。经切片检查，研讨人员发现有一个小克隆明显增大，扩展了数十个细胞，相比之下，大多数其他克隆仍很小（图2c）。

接下来，研讨人员运用了基于密度的检测措施，以单细胞分辨率连续重建和评价总克隆大小（图2d），在此发现一切肿瘤样本中克隆大小都存在显著差别（图2e），进一步的证据展示了克隆大小积聚散布的双峰行为（图2f）。这种行为与层次增殖分歧，干细胞样种群经过细胞复制随机扩展，同时产生第二种祖细胞样状态，后者又经过细胞复制扩展（图2g）。为了检查肿瘤生长的增殖动力，研讨人员运用5-乙基-2’-脱氧尿苷（EdU）和溴脱氧尿苷（BrdU）来标记细胞（图2h），发现肿瘤的生长是由细胞以相似的迟缓平均速率随机团结来维持的（图2i）。

综上表明，原发性黑色素瘤具有层次结构，包含至少两个表示出不同生长动力学和命运转为的细胞群——干细胞样和祖细胞样群，干细胞的特性与空间定位的环境有关。