2022年4月13日，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所劉德培團(tuán)隊(duì)在Briefings in Bioinformatics上發(fā)表了題為“Comprehensive assessment of cellular senescence in the tumor microenvironment”的研究論文。該論文開(kāi)發(fā)了一種系統(tǒng)地量化細(xì)胞衰老水平的計(jì)算學(xué)方法，并評(píng)價(jià)了細(xì)胞衰老在腫瘤微環(huán)境中的作用。
細(xì)胞衰老表現(xiàn)為細(xì)胞周期的不可逆停滯，在機(jī)體衰老和疾病發(fā)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用。越來(lái)越多的證據(jù)表明腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞衰老與癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移存在關(guān)聯(lián)，但由于缺乏通用的細(xì)胞衰老特異性標(biāo)志物，如何定義細(xì)胞衰老水平并解析其相關(guān)機(jī)制仍是衰老領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
本研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)整合164組人源細(xì)胞系的細(xì)胞衰老的共同特征，定義了cellular senescence (CS) score作為衰老水平的度量，并基于此描繪了33種癌癥類型的細(xì)胞衰老景觀（圖1）。不同癌癥展示出細(xì)胞衰老水平的組織特異性，且腫瘤組織的細(xì)胞衰老水平普遍低于正常組織。進(jìn)一步對(duì)約20,000名癌癥患者和212,000個(gè)單細(xì)胞的多組學(xué)數(shù)據(jù)分析表明，部分癌癥的基因組不穩(wěn)定性與CS score負(fù)相關(guān)，而免疫激活程度呈現(xiàn)出與細(xì)胞衰老水平的正相關(guān)，特別是在前列腺癌癥中，細(xì)胞衰老水平更高的腫瘤傾向于擁有免疫激活的微環(huán)境。此外，本研究采用機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，在前列腺癌癥中篩選并驗(yàn)證和病人預(yù)后相關(guān)的關(guān)鍵衰老分子。對(duì)腫瘤中衰老水平的系統(tǒng)評(píng)估將有利于加深對(duì)衰老這一癌癥新特征的理解。
圖1：CS score的構(gòu)建及其應(yīng)用
本研究在泛癌分析中得到的相關(guān)結(jié)論以及分析結(jié)果都展示于網(wǎng)站TCSER（http://tcser.bmicc.org/）。TCSER作為交互式平臺(tái)，允許用戶上傳自測(cè)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜去評(píng)估樣本的CS score，并在用戶上傳或公共的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中幫助識(shí)別機(jī)體不同組織中細(xì)胞衰老相關(guān)的免疫細(xì)胞和標(biāo)志性基因。
該研究為深入地理解細(xì)胞衰老在不同癌癥類型中所發(fā)揮的環(huán)境依賴性的調(diào)節(jié)作用構(gòu)建了一個(gè)全面的框架，也為細(xì)胞衰老在心血管疾病等重大疾病中的作用研究提供了范本。
中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所劉德培研究員和陳厚早研究員為共同通訊作者，博士研究生王小滿、馬立飛、裴小雅為該論文的并列第一作者。本研究工作得到科技部重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)(2020YFC2008003和 2019YFA0801500)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（2021-I2M-1-016），國(guó)家自然科學(xué)基金（82030017）等多個(gè)項(xiàng)目的支持。
TCSER網(wǎng)站鏈接：http://tcser.bmicc.org/
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/bib/bbac118
