髓母细胞瘤（medulloblastomas，MB）是儿童中最常见的恶性脑肿瘤，占所有儿童脑肿瘤的15％至25％。基于经典的甲基化测序可将MB划分为四个分子亚型：SHH、WNT、Group 3（三型）和Group 4（四型），其中SHH和WNT亚型患者生存期相对较长，而三型和四型预后不良。早期的癌症基因组学未能在MB中鉴定到高频突变，尤其对于三型和四型的驱动程序仍然不清楚。同时，由于存在血脑屏障、复杂的神经细胞和免疫细胞互作，对MB的微环境也缺乏深入理解。目前治疗MB尚无有效的药物，仍主要依赖于手术和放化疗。既往单细胞转录组测序（scRNA-seq）的研究揭示了MB瘤内异质性，并将MB细胞图谱与发育中的小鼠或人类小脑进行比较来推断亚型可能的创始细胞。然而，scRNA-seq 并不能有效鉴定支配不同基因表达的调控机制。同时，髓母的分型仍局限于甲基化分类，缺少临床广泛应用的高特异性的转录和蛋白层面亚型生物标记。阐明MB的内部调控程序和完善分子分型将为研发MB新型诊疗手段提供可能。

6月17日，国家生物信息中心蒋岚研究组和复旦大学附属华山医院毛颖、杨辉团队合作，在Advanced Science 期刊在线发表了题为“Single-Cell Chromatin Accessibility Analysis Reveals Subgroup-Specific TF-NTR Regulatory Circuits in Medulloblastoma”的研究论文，绘制了人类髓母细胞瘤单细胞染色质可及性图谱，并且揭示了转录因子-神经递质受体调控网络在不同肿瘤分子亚型中的特异性。

研究团队克服了病理组织冻存样品难以进行单细胞测序的难题，成功获取了来源于11例人类髓母细胞瘤样本的59015个单细胞高质量染色质可及性信息。通过无监督聚类、比较分子亚型标记基因以及CNV特征，完成4种MB分子亚型的细胞类型注释。随后采用甲基化微阵列的金标准对分型结果进行验证，通过8839个高变异CpG位点的无监督聚类可将MB分为4个亚型，其甲基化分型结果与单细胞数据分子分型结果完全一致。染色质可及性区域可以标记顺式调控元件（Cis-regulatory elements)。这些元件通过招募转录因子（Transcription factors，TFs）来执行转录程序，进而影响细胞的命运。研究团队鉴定到髓母细胞瘤中130616个顺式调控元件，38032个顺式共可及性调控网络（cis-co-accessibility networks，CCANs)，以及和7937个靶基因的对应关系。对顺式调控元件进行motif富集分析，获得了MB分子亚型特异性转录因子。

由于髓母细胞瘤是一种起源于神经细胞的肿瘤，肿瘤细胞与周边神经细胞的不同细胞交流与信号传输的方式可能是导致肿瘤内异质性产生的原因。基于单细胞数据，该研究发现神经递质受体（neurotransmitter receptors，NTRs）具有MB分子亚型特异性，并结合转录因子构建了分子亚型特异性的TF-NTR调控网络图谱。最后通过体外和体内的基因敲除实验，证明了NTR基因的敲除能够抑制相应分子亚型的肿瘤细胞增殖。这些结果说明TF-NTR网络可作为髓母细胞瘤分子分型的依据和潜在的治疗靶点。

综上所述，该研究绘制了人类髓母细胞瘤四种分子亚型的染色质开放性图谱，展示了神经递质受体基因的亚型特异性，为髓母细胞瘤的分子分型和对应治疗提供了新依据。蒋岚组硕士研究生高晓玥、华山医院博士研究生庄骐源、蒋岚组特别研究助理李芸以及助理研究员李国超为文章的并列第一作者。国家生物信息中心蒋岚研究员、复旦大学附属华山医院毛颖教授、华山医院/脑科学转化研究院杨辉研究员为本文章的共同通讯作者。蒋岚组博士研究生黄正，硕士研究生孙少省、陈甚之参与了生物信息学分析。该项工作获得了国家重点研发计划、中国科学院先导专项、国家自然科学基金等项目的资助。

髓母细胞瘤分子亚型特异的转录因子-神经递质受体调控网络

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