首个鸡卵巢癌单细胞转录组图谱揭示跨物种保守的免疫亚群与预后价值

《Poultry Science》：Single-cell transcriptomics of chicken ovarian cancer identifying immune subsets with prognostic implications

本研究针对卵巢癌(OC)缺乏理想临床前模型的瓶颈，利用自发罹患卵巢癌的家鸡模型，首次绘制了110周龄蛋鸡卵巢组织的单细胞转录组图谱。研究人员系统注释了12个核心细胞谱系，揭示了肿瘤微环境中CD4+/CD8+T细胞增加和巨噬细胞减少等免疫重塑特征，并通过T细胞亚群分析发现细胞特异性pH稳态调控通路在物种间高度保守。尤为重要的是，研究鉴定的两个主要细胞毒性CD8+T细胞亚群（Cyto_CD8+2和Cyto_CD8+3）的基因特征在人类卵巢癌数据集（GSE18520、GSE26712、GSE49997）中展现出相反的预后价值，将家鸡模型从病理类比系统提升为分子可追溯的研究工具，为卵巢癌机制研究和治疗策略开发提供了新视角。

卵巢癌作为妇科恶性肿瘤中致死率最高的疾病，其五年生存率长期低于30%，约70%的患者确诊时已处于晚期转移阶段。这一严峻现状很大程度上归因于缺乏能够准确模拟疾病早期发病机制的临床前模型。传统模型如基因工程小鼠模型和化学诱导大鼠模型很少发生自发性卵巢肿瘤，而3D体外模型虽能有效解析细胞自主机制，却缺乏研究转移所必需的全身性肿瘤微环境。在这一背景下，家鸡（Gallus gallus domesticus）这一独特模型进入了研究者的视野——作为唯一能自发罹患上皮性卵巢癌的非人类物种，其生殖生物学特征与Fathalla的持续排卵假说高度吻合，通过每日排卵模拟人类的生殖风险特征，且能重现所有主要的人类卵巢癌组织学亚型及转移模式。

为了填补自发卵巢癌模型在单细胞水平研究空白，来自四川大学的研究团队在《Poultry Science》上发表了突破性研究。研究人员选取110周龄的罗曼蛋鸡，包括3只健康鸡和3只罹患卵巢癌的鸡，获取其卵巢组织进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）。通过DNBelab C系列平台构建测序文库，使用Seurat软件包进行质控、标准化和细胞聚类分析，采用Louvin算法识别细胞亚群，并利用单样本基因集富集分析（ssGSEA）和Kaplan-Meier生存分析验证鸡源特征在人类数据集中的临床相关性。

单细胞转录组图谱揭示鸡卵巢癌的细胞异质性

研究首先通过单细胞RNA测序获得了23,412个健康卵巢细胞和13,167个卵巢癌细胞的转录组数据。UMAP降维可视化显示两组样本具有明显不同的聚类模式。整合所有细胞后，研究人员成功注释出12个核心细胞谱系，包括CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞、B细胞、浆细胞、巨噬细胞、上皮细胞、颗粒细胞、卵泡膜细胞、成纤维细胞和内皮细胞。通过标志基因的点图验证，确认了这些注释的准确性。

免疫细胞在鸡卵巢癌中的重塑

免疫细胞作为肿瘤微环境的关键组成部分，其动态重塑直接调控肿瘤进展和治疗反应。定量分析显示，卵巢癌样本中巨噬细胞比例显著减少，而CD4⁺和CD8⁺T细胞比例增加。差异基因表达分析进一步揭示了各免疫亚群在癌症状态下的特异性转录重编程：CD8⁺T细胞在卵巢癌中有101个基因上调，CD4⁺T细胞有57个基因上调，巨噬细胞有199个基因上调，B细胞有18个基因上调，浆细胞有197个基因上调。

非免疫细胞在鸡卵巢癌中的重塑

除免疫细胞外，上皮细胞和基质细胞（包括颗粒细胞、卵泡膜细胞、成纤维细胞和内皮细胞）也发生了显著转录组改变。上皮细胞在卵巢癌中有233个基因上调，而在正常卵巢中有366个基因上调。基质细胞各亚群也展现出不同的差异表达模式，其中颗粒细胞_1亚群在卵巢癌中表现出最显著的转录重编程，有3002个基因上调，而在正常卵巢中仅有987个基因上调。

鸡卵巢癌中的通路富集分析

通过基因集富集分析，研究人员揭示了不同细胞谱系在卵巢癌发生过程中的特异性功能重塑。B细胞富集于细胞骨架运动活性和信号受体调节剂活性；CD4⁺T细胞富集于GTP酶活性调节和轴突导向；CD8⁺T细胞富集于染色体着丝粒区域和细胞命运决定；上皮细胞富集于外部封装结构和类固醇代谢过程。针对关键免疫细胞亚群的深入分析显示，CD4⁺T细胞在癌症中富集于细胞分化、多细胞生物发育等通路；CD8⁺T细胞在癌症中富集于细胞发育过程、细胞分化、营养水平响应等通路；巨噬细胞在癌症中富集于G蛋白偶联受体信号通路、WNT信号通路、细胞因子受体活性等。

T细胞亚群分析揭示功能异质性

通过对T细胞进行亚群分析，研究鉴定出16个不同的T细胞亚群，包括5个细胞毒性CD8⁺（Cyto_CD8⁺）亚群、增殖CD8⁺、辅助CD4⁺、记忆CD4⁺、初始CD4⁺和调节性T细胞（Treg）等。比例分析显示，Cyto_CD8⁺2和Cyto_CD8⁺3在两个组别间差异最为显著。基因集富集分析发现，Cyto_CD8⁺2在卵巢癌中富集于PPAR信号通路、G蛋白偶联受体活性、DNA修复调节和细胞内pH调节等通路；Cyto_CD8⁺3在卵巢癌中富集于G蛋白偶联受体活性、细胞外基质受体相互作用、神经活性配体-受体相互作用等通路。基因共表达分析确认CST7和FKBP5共同定位于Cyto_CD8⁺2亚群，而EOMES和IL2RB共同定位于Cyto_CD8⁺3亚群，为这两个主要细胞毒性T细胞亚群提供了明确的标识符。

T细胞亚群特征的跨物种临床相关性

为验证鸡卵巢癌研究结果的人类相关性，研究人员通过单样本基因集富集分析评估了鸡Cyto_CD8⁺2和Cyto_CD8⁺3特征在人类卵巢癌数据集中的富集情况。在GSE18520和GSE26712数据集中，Cyto_CD8⁺2特征在人类肿瘤组织中显著富集，而Cyto_CD8⁺3特征在正常组织中富集。生存分析进一步显示，在GSE49997数据集中，低Cyto_CD8⁺2评分或高Cyto_CD8⁺3评分与较差的总生存期显著相关，证实了这两个细胞毒性T细胞亚群在卵巢癌中具有相反的预后价值。

研究结论表明，该研究首次建立了110周龄蛋鸡卵巢组织的单细胞转录组图谱，填补了自发卵巢癌模型研究的空白。研究发现鸡卵巢癌展现出与人类疾病高度相似的免疫动态特征，包括CD4⁺/CD8⁺T细胞比例增加和巨噬细胞减少。通过T细胞亚群分析，研究揭示了细胞特异性pH稳态调控通路在物种间的保守性，并验证了两个主要细胞毒性CD8⁺T细胞亚群特征在人类卵巢癌中的相反预后价值。这些发现不仅证实了家鸡作为卵巢癌研究模型的价值，还将其从单纯的病理类比系统提升为分子层面可追溯的研究工具，为理解卵巢癌微环境重塑、发现潜在预后标志物以及推动基础研究发现向临床应用转化提供了重要见解。