《Autoimmunity》：Exploring the molecular mechanisms underlying the inflammation–cancer transformation in Hashimoto thyroiditis using single-cell transcriptomics
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这篇综述系统地揭示了桥本甲状腺炎（HT）相关乳头状甲状腺癌（PTC）进展的新机制。研究通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和体外实验，发现IL1B?滤泡上皮细胞（FECs）通过FN1/CD44轴募集结缔组织肥大细胞（MCs），而肥大细胞分泌的IL-8通过激活PI3K/AKT信号通路，驱动HT向PTC的恶性转化，为理解“炎症-癌变”转化提供了新的分子见解。
引言
桥本甲状腺炎（Hashimoto thyroiditis, HT）作为一种自身免疫性疾病，与乳头状甲状腺癌（Papillary thyroid carcinoma, PTC）的发生发展密切相关，其内在的分子机制，特别是肿瘤免疫微环境在“炎症-癌变”转化过程中的作用，尚不明确。单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的兴起，为解析肿瘤内异性和细胞间互作提供了强大工具。本研究旨在整合HT相关及PTC组织的单细胞数据，并结合体外功能实验，系统揭示HT-PTC共存状态下，恶性转化过程的关键细胞与分子机制。
材料与方法
本研究从GEO数据库获取了数据集GSE163203，包含8个PTC样本（其中5个不伴HT，3个伴HT）以及2例伴HT的PTC患者的癌旁组织样本。使用Seurat、SingleR等R包进行单细胞数据处理、质量控制和细胞亚型注释。通过InferCNV分析鉴定恶性上皮细胞，并使用FindMarkers进行差异基因分析，通过GO和KEGG进行功能富集。细胞间通讯分析借助CellChat软件完成。体外功能验证方面，构建了由TPC-1（甲状腺癌细胞）、Nthy-ori 3-1（正常甲状腺滤泡上皮细胞）和肥大细胞（Mast cells, MCs）组成的Transwell共培养体系，并用脂多糖（LPS）模拟炎症环境。通过CCK-8、克隆形成、Transwell、划痕实验、流式细胞术、qRT-PCR、ELISA和Western blot等技术，全面评估了肥大细胞在炎症环境下对甲状腺细胞恶性表型的调控作用。
单细胞转录组图谱与恶性滤泡上皮细胞鉴定
经过严格质控，共保留28,905个高质量细胞，被注释为11种主要细胞亚型，包括内皮细胞、红细胞、成纤维细胞、滤泡上皮细胞（Follicular epithelial cells, FECs）、巨噬细胞、单核细胞、T细胞、NK细胞、B细胞、浆细胞和肥大细胞。在样本细胞比例分析中发现，不伴HT的PTC组织中FECs占比最高，而伴HT的PTC及其癌旁组织中，T细胞、B细胞、浆细胞和巨噬细胞的比例发生显著变化，提示HT背景下的免疫微环境重塑。
对FECs进行亚群再聚类和拷贝数变异（CNV）分析，鉴定出0、1、2、3、4、6、7亚群为恶性FECs，而5、8、9亚群主要为非恶性上皮细胞。拟时序分析显示，非恶性FECs位于轨迹起点，恶性FECs位于下游。差异表达基因（DEGs）分析发现，在伴HT的“炎症-癌变”样本中，恶性FECs相较于非恶性FECs存在139个差异基因，其中IL1B、IFI27、APOC1、CCL3等75个基因上调。功能富集分析表明，这些差异基因主要富集在蛋白质合成与折叠、抗原呈递、MHC蛋白复合物结合及免疫应答调控等生物过程。
FN1/CD44轴：连接滤泡上皮细胞与肥大细胞的关键通路
进一步分析发现，IL1B在恶性FECs中高表达。根据IL1B表达将FECs细分为IL1B? FECs和IL1B? FECs。细胞通讯分析揭示，IL1B? FECs与肥大细胞之间存在显著的通讯交互，而FN1/CD44信号轴是两者间潜在的关键配体-受体对，其表达强度高于IL1B? FECs与肥大细胞间的通讯。这提示，FN1/CD44轴可能是IL1B? FECs招募肥大细胞至肿瘤微环境的重要途径。
体外共培养体系验证肥大细胞的功能与机制
为验证上述发现，研究构建了LPS刺激的Transwell共培养模型。功能实验结果表明，在炎症环境下，与对照组相比，共培养的肥大细胞能显著促进Nthy-ori 3-1和TPC-1细胞的增殖活力、克隆形成能力、侵袭和迁移能力，同时抑制细胞凋亡，并加速细胞周期进程。
分子机制探究发现，肥大细胞可显著上调共培养体系中促炎因子IL-6、TNF-α、IL-8和CXCL1的mRNA和蛋白表达水平。尤为重要的是，Western blot结果显示，肥大细胞能显著诱导p-PI3K和p-AKT蛋白的表达上调。结合已有研究，IL-8可通过激活PI3K/AKT信号通路促进上皮-间质转化（EMT），进而影响癌细胞的增殖与侵袭。因此，本研究结果提示，在HT的炎症背景下，被募集的肥大细胞可能通过分泌IL-8等炎症因子，激活PI3K/AKT信号通路，从而驱动甲状腺细胞的恶性转化。
讨论与结论
本研究通过单细胞转录组学与体外实验相结合的策略，深入探讨了HT向PTC转化的分子机制。研究发现，在HT相关的PTC微环境中，高表达IL1B的恶性滤泡上皮细胞可能通过FN1/CD44信号轴特异性地募集结缔组织肥大细胞。而浸润的肥大细胞在炎症刺激下，通过分泌IL-8等细胞因子，激活PI3K/AKT信号通路，进而促进甲状腺细胞的增殖、侵袭、迁移并抑制其凋亡，最终推动“炎症-癌变”的转化进程。
这些发现不仅增进了对HT如何影响PTC发生发展的理解，也为靶向肿瘤微环境、干预“炎症-癌变”转化过程提供了新的潜在治疗靶点，例如FN1/CD44轴或IL-8/PI3K/AKT通路。当然，本研究结论仍需在更大规模的HT-PTC共存患者样本中进行验证，其具体的体内功能与下游信号网络也有待通过动物模型等进一步阐明。
