單位：University of California
發表雜志：Genome Biology? IF13.583
時間：2021
技術平臺：10X scATAC; 10X snRNA
研究背景
與 IDH 野生型膠質瘤相比，IDH 突變定義的膠質瘤亞型具有更好的預后和獨特的個體發生。存在 1p/19q 共缺失為少突膠質細胞瘤（IDH-O) 或 1p/19q 完整的為星形細胞瘤（IDH-A)。IDH- A 的特征是 ATRX 幾乎無處不在的功能喪失（86% 的 IDH- A 都是 ATRX 失活）。ATRX 是一種染色質重構蛋白，通過調節核小體定位、染色質環化等機制調控基因表達。
科學問題
為什么 ATRX 突變在 IDH- O 中很少見，遺傳差異是如何導致 IDH 突變膠質瘤亞型的腫瘤組織學和微環境差異目前尚不清楚？
研究技術
10X scATAC、10X snRNA、10X scCut-tag
研究內容
本項目圍繞 IDH 突變膠質瘤不同亞型的組學特征展開研究，并通過單細胞多學的角度描述 IDH- A 的個體發生 ATRX 缺失的分子機制。假設在 IDH- A 和 IDH- O 標本中觀察到的基因表達和開放染色質的一些差異是由 ATRX 功能喪失介導的。為了驗證這一點，我們在 IDH 突變的腦膠質瘤免疫小鼠模型中敲除了 ATRX。我們用 snRNA-seq 和 snATAC-seq 對敲除型和野生型腫瘤進行了檢測，并將其與人類腫瘤進行了比較。
研究線路圖
主要研究結果
我們通過 snATAC-seq 分析了 22 例人類 idh 突變型 II/III 級膠質瘤：10 例 ATRX 突變型 IDH- A 和 12 例 ATRX 野生型 1p/19q 共缺失的 IDH- O 腫瘤。對腫瘤細胞進行細分，得到 3 個 cluster，每個 cluster 中 IDH-A/ O 的比例幾乎一樣，再計算 cluster 的的 marker 轉錄因子，分樣本類型展示，比如 ZICI 在 cluster1 中顯著富集。
對 IDH- A 和 IDH- O 樣本之間的差異染色質區域的鑒定，雖然我們確實在 IDH- O 和 IDH- A 數據集中發現了差異峰，但與 IDH- O 細胞相比，IDH- A 腫瘤細胞的特征是開放染色質顯著增加。
▲ IDH- A 樣本更傾向于單核細胞系細胞的浸潤。
IDH- A 樣本更傾向于單核細胞系細胞的浸潤。
圖 4. 巨噬細胞分析
ATRX ko 會導致 IDH 突變的膠質瘤樣本在 CTCF motif 結合位置表現出顯著的減少。這與人 IDH- A 和 IDH- 0 的膠質瘤樣本結果相似。CTCF 結合區域的丟失解釋了在 ATRX 缺失的人和小鼠的膠質瘤樣本中整體染色質可及性的增加和相關基因表達差異的調節。我們的結論是，ATRX 功能的喪失導致 CTCF 結合和相關異染色質的減少，有助于人類和小鼠膠質瘤細胞逃避治療誘導衰老的理想結果。
參考文獻：
Babikir H, Wang L, Shamardani K et al. ATRX regulates glial identity and the tumor microenvironment in IDH-mutant glioma. Genome Biol 2021; 22: 311.
