Usando transcriptômica espacial de célula única para visualizar glioma difuso da linha média

Coorte H3-K27M DMG perfilada por multi-ômica de célula única. a, Esquema do fluxo de trabalho. b, Características da coorte clínico-molecular. As barras de legenda superiores representam o método de perfil de célula única por scRNA-seq (n = 18)/snRNA-seq (n = 25), snATAC-seq (n = 8) e/ou sequenciamento in situ de célula única (n = 14). A linha inferior especifica o método de caracterização genética. As comutações detectadas com mais frequência e relatadas anteriormente são mostradas no meio para 43 dos 50 tumores perfilados por sequenciamento de exoma total ou direcionado. As características clínico-anatômicas são mostradas pelas barras de legenda inferiores. c, UMAP de todas as células perfiladas por scRNA-seq/snRNA-seq. A legenda colorida destaca os tipos malignos de células não malignas detectadas com base em agrupamento, perfis de número de cópias e expressão de genes marcadores canônicos. Para esta visualização, os dados scRNA-seq/snRNA-seq foram integrados pelo algoritmo Harmony, enquanto as análises downstream foram realizadas separadamente nos dados scRNA-seq e snRNA-seq para controlar vieses técnicos. d, Perfis de alteração do número de cópias (CNA) inferidos a partir de dados scRNA-seq/snRNA-seq. As células são ordenadas por seus tumores originais como linhas e agrupadas por seu padrão de CNAs em locais cromossômicos (colunas). Células não malignas representativas de pico fresco sem CNAs são mostradas no topo. Crédito: Genética da Natureza (2022). DOI: 10.1038/s41588-022-01236-3

As crianças diagnosticadas com gliomas difusos da linha média geralmente morrem dentro de um ano após o diagnóstico inicial, uma vez que ainda não há tratamentos eficazes para esse câncer raro. Mas os pesquisadores agora têm uma melhor compreensão de como esses tumores se parecem e podem trabalhar no desenvolvimento de novas abordagens de tratamento.

Uma equipe liderada por Mariella Filbin, MD, Ph.D., médica do Dana-Farber/Boston Children’s Cancer and Blood Disorders Center, usou transcriptômica espacial de célula única para visualizar a estrutura do tumorcélulas cancerígenas em diferentes faixas etárias e locais.

Os pesquisadores descobriram que a organização espacial das células pode ajudar a explicar por que os gliomas difusos da linha média são tão difíceis de tratar. O estudo, publicado na Genética da Natureza em 5 de dezembro de 2022, é o primeiro a usar tecnologia de célula única resolvida espacialmente em tecidos de pacientes e destaca a necessidade de terapias futuras serem especializadas dependendo do contexto do tumor.

A equipe concentrou seu estudo em gliomas difusos da linha média, impulsionados por uma alteração genética específica chamada mutação Histone3-K27M, que leva as células-tronco precoces do cérebro a se tornarem cancerígenas.

O Dr. Filbin e seus colegas procuraram diferenças dependentes de idade e localização nos tumores medindo todos os atividade genética em amostras de tecido de 50 pessoas, variando de 2 a 68 anos, com a mutação Histone3-K27M.

A equipe descobriu que tumores pediátricos e tumores na tronco cerebral e medula espinhal possuem células mais imaturas. As células imaturas podem proliferar rápida e facilmente devido à sua semelhança com as células-tronco, o que pode ajudar a explicar a letalidade dos gliomas difusos da linha média em crianças.

Os pesquisadores também notaram que os tumores adultos têm mais células do tipo mesenquimal, comumente úteis para curar tecidos danificados, mas podem ajudar a ajudar. crescimento do tumor e progressão do câncer. No entanto, os pesquisadores não detectaram nenhuma causa genética subjacente para essa diferença.

“Os tumores adultos parecem ser moldados mais pelo microambiente imunológico”, explica o Dr. Filbin. Esses achados sugerem que crianças e adultos com gliomas difusos da linha média podem precisar de tratamentos diferentes.

Além disso, os pesquisadores mapearam onde a atividade genética estava no espaço para entender a estrutura e o desenvolvimento do tumor. O que eles descobriram foi surpreendente: o células-tronco cancerígenas tinha formado”nichos“aglutinando-se e envolvendo-se com um tipo de célula que pode blindar e proteger o tumor.

“Agora temos um vislumbre de como os tumores se organizam visualmente – separando-se do resto do cérebro para evitar um ataque imunológico e aproximando-se das células que os alimentam”, diz o Dr. Filbin. Compreender a estrutura do tumor permite aos pesquisadores pensar em novas abordagens de tratamento.

A Dra. Filbin agora quer entender como as diferentes células cancerígenas conversam entre si e formam uma barreira ao redor do tumor para que sua equipe possa desenvolver tratamentos direcionados. “Se soubermos como as células se comunicam, talvez possamos bloquear sua sinalização e impedir que criem esses nichos”, diz ela.