《Advanced Science》：Single-Nucleus Multi-Omics Reveals Hypoxia-Driven Angiogenic Programs and Their Epigenetic Control in Sinonasal Squamous Cell Carcinoma
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本综述通过整合单核多组学分析，系统描绘了鼻窦鳞状细胞癌（SNSCC）的肿瘤生态系统，揭示了缺氧（TC1）和增殖（TC2）两种恶性亚型与不良预后的关联。研究首次发现TC1细胞通过协调分泌肾上腺髓质素（ADM）、MIF和VEGFA，驱动缺氧诱导的血管生成程序，并证实该过程受AP-1和HIF1A信号协同调控。表观遗传分析显示，肿瘤特异性染色质可及性和DNA低甲基化是这些转录程序的基础。研究进一步通过组织学验证了GLUT1阳性TC1细胞与DLL4阳性内皮尖端细胞（EC1）的空间共定位，确立了ADM/VEGFA轴作为破坏SNSCC表观遗传控制血管生成的关键治疗靶点。
分子图谱揭示SNSCC的独特转录程序
通过整合肿瘤组织和正常组织的转录组和表观基因组分析，研究在SNSCC中鉴定出806个显著差异表达基因。上调基因富集于细胞周期、表观遗传调控和代谢重编程等相关过程，特别是HIF1转录因子（TF）信号、糖酵解过程和缺氧反应通路。下调基因则主要与纤毛组装、唾液分泌和黏蛋白O-糖基化有关，反映了黏膜上皮功能受损。免疫学特征分析显示，白细胞介素信号通路上调，而体液免疫和补体激活相关基因下调。
单核多组学分析揭示SNSCC的复杂细胞结构
利用10× Genomics Multiome平台对SNSCC患者肿瘤组织和健康鼻黏膜进行单核RNA和ATAC联合测序，通过加权最近邻分析鉴定出6种主要细胞类型。定量分析显示，SNSCC中髓系细胞比例增加而浆细胞减少。去卷积分析验证了单细胞发现，证实SNSCC中巨噬细胞群体扩增和浆细胞减少。
细胞类型特异性转录程序揭示不同的致癌特征
差异表达分析揭示了肿瘤和健康环境中不同的转录程序。恶性上皮细胞显著上调缺氧和糖酵解相关基因以及上皮发育标志物。肿瘤相关成纤维细胞特征性表达癌症相关成纤维细胞标志物，同时胶原形成和TGFβ信号组件表达升高。肿瘤内皮细胞显示血管生成相关过程富集，特别是VEGFA-VEGFR2信号和血管出芽。髓系细胞表现出复杂的表型，包括脂质相关肿瘤相关巨噬细胞特征和炎症反应基因。肿瘤浸润T细胞在原发性免疫缺陷和JAK-STAT信号通路中富集。PROGENy通路分析显示，肿瘤组织中多种致癌通路活性升高。
全基因组染色质可及性分析揭示细胞类型特异性调控机制
对差异可及区域的分析显示，DARS与差异表达基因之间存在显著相关性。基因组分布分析表明，DEG连接的DARS主要位于启动子-转录起始位区域、内含子和基因间区域。肿瘤特异性细胞群在关键调控位点表现出独特的染色质可及性模式。恶性上皮细胞在控制DSG3、ENO1、KRT17和NDRG1表达的区域显示可及性增强。癌症相关成纤维细胞在FAP、FBLN2、SFRP2和TGFBI附近可及性增加，而肿瘤内皮细胞在ANGPT2、COL4A1、PRDM1和VMP1的调控区域可及性升高。
细胞类型特异性转录因子活性定义SNSCC中的调控程序
差异转录因子结合基序富集分析揭示了肿瘤和健康组织中不同的调控程序。每种主要细胞类型表现出特征性的基序富集模式。整合ChromVAR基序可及性评分与基因表达数据，揭示了细胞类型特异性的调控程序。恶性上皮细胞显示HIF1A结合基序显著富集。癌症相关成纤维细胞显示RUNX2、EGR1和NFATC2基序富集。肿瘤内皮细胞特别富集ETS家族转录因子。值得注意的是，AP-1家族基序在肿瘤细胞群中广泛富集。
DNA甲基化分析揭示SNSCC中广泛的表观遗传重编程
DNA甲基化分析鉴定出肿瘤组织中54,131个显著改变的CpG位点。基因组分布分析揭示了差异甲基化的不同模式：低甲基化CpG在基因间区域富集，而高甲基化CpG主要位于转录起始位点附近。低甲基化区域显示AP-1、KLF和p63结合基序显著富集。相反，高甲基化区域显示SPDEF、NFI和SOX基序富集，并伴随NFI家族成员表达降低。
单细胞分析揭示不同的恶性状态和临床相关性
上皮区室的重点分析确定了15个不同的簇，代表12种细胞类型。这些群体包括基底细胞、纤毛细胞、杯状细胞、肌上皮细胞、黏液细胞、浆液细胞和簇细胞，以及五个主要来源于恶性组织的肿瘤细胞亚群。基因表达模式分析揭示了已确立的头颈部鳞状细胞癌标志物在肿瘤亚群中广泛表达，而通常在头颈部鳞状细胞癌中下调的基因在正常上皮区室中优先表达。拷贝数变异分析证实了TC簇的恶性身份。TC簇的基因表达谱比较分析揭示了每个亚群的特征性功能特征。TC1在缺氧、糖酵解和应激反应通路中显著富集。TC2显示在上皮发育、细胞周期调控和NRF2通路组件中富集。TC3表现出PPARA调控转录本和DNA损伤反应基因的上调。TC4在肽酶活性和黏膜免疫中富集。TC5显示上皮-间质转化的特征。
缺氧诱导肿瘤细胞中的促血管生成因子并塑造肿瘤微环境
对暴露于常氧或缺氧条件的SNSCC细胞系的分析显示，缺氧直接诱导促血管生成和代谢基因的表达。 motif富集分析与缺氧特异性开放染色质区域相关的上调基因，鉴定出AP-1、HIF1A和KLF家族成员结合基序的显著富集。功能验证证实AP-1和HIF1A活性对于调节SNSCC中主要的血管生成和缺氧驱动的转录程序至关重要。将缺氧转录输出与生物学功能联系起来，使用人脐静脉内皮细胞进行的体外功能研究表明，缺氧肿瘤条件培养基显著诱导了人脐静脉内皮细胞中ERK和CREB的磷酸化。
