Investigation of single cells in tumor tissue and microRNAs in serum of colorectal cancer patients

Kolorektal kreft er en sykdom som påvirker nesten 2 millioner mennesker hvert år, og omtrent 20% av pasientene blir diagnostisert ved avanserte kreftstadier hvor behandling har dårlig effekt, som følge av mangel på symptomer ved tidlig stadium. For å bedre overlevelsesraten må nye behandlingsmål og biomarkører oppdages for tidlig påvisning og stratifisering av undergrupper. En forståelse av tumorheterogeniteten i primærtumor av kolorektalkreft kan gi viktig informasjon om sykdommen, og innehar potensial for fremtidige behandlingsmål for kreften på tidlige stadier, noe som dermed kan senke dødelighetsraten for kreftformen. Videre har sirkulerende biomarkører vist seg å være nyttige med hensyn til tidlig påvisning, sykdomsovervåkning og forutsigelse av risiko. En protokoll for etablering av enkeltcellesuspensjon fra ferskt kolorektalt svulstvev ble utviklet og optimalisert. Enkeltcellesuspensjonene som ble etablert ved bruk av den ferdigstilte protokollen ble vist å ha et celleantall, utseende og andel levedyktige celler kompatibelt med RNA-sekvensering av enkeltceller («scRNA-seq») og videre analyse. Ferske prøver av kolorektalt svulstvev ble samlet inn fra tre pasienter med stadium I-II og en pasient med stadium IV, der alle pasientene gjennomgikk operasjon for fjerning av primærtumor. Enkeltcellesuspensjoner ble så etablert av primærtumoren fra disse pasientene, etterfulgt av scRNA-seq. En analyse av dataene etter scRNA-seq avslørte klynger av celler med et unikt uttrykk av celle-spesifikke markørgener, hvor totalt 18 hovedcelletyper ble identifisert: B-celler, CD4+ effektor hukommelses T-celler, CD4+ prolifererende T-celler, CD8+ effektor hukommelses T-celler, dendrittiske celler/B-celler, fibroblaster, tarm-enterocytter, tarmepitelceller (uspesifisert undergruppe), tarm-begerceller, monocytter, mitokontrielle gen-uttrykkende celler, myeloide celler (uspesifisert undergruppe), plasma B-celler, glatte muskelceller, T-celler (uspesifisert undergruppe), ukjent celletype, vaskulære endotelceller, og vaskulære glatte muskelceller. I tillegg ble undergrupper av stromale celler (pericytter, kreft-assosierte fibroblaster, plasma B-celler, krypt-topp fibroblaster, myofibroblaster og lamina propria fibroblaster), endotelceller (mitokondrielle gen-uttrykkende celler, aktiverte kreft-assosierte endotelceller (KECer), tupp KECer, umodne KECer og proliferative endotelceller) og tarmepitelceller (mitokondrielle gen-uttrykkende celler, sekreterende forgjengerceller 1, krypt-bunn celler/Paneth celler, sekreterende forgjengerceller 2, enterocytter, plasma B-celler, jern-lagrende epitelceller og tuft-2 celler) identifisert i kolorektalt svulstvev. Totalt sett understreker de identifiserte uttrykte genene og celletypesammensetningen i kolorektalt svulstvev intratumorheterogeniteten i kolorektalkreft. Til slutt ble signifikante differensielt uttrykte sirkulerende mikroRNA (miRNA) i serum mellom kolorektal-pasientgrupper identifisert, hvorav 53 var mellom kreftpasienter med lokalisert sykdom og kontrollprøver, 7 var mellom kreftpasienter med spredning og kontrollprøver, og 30 var mellom kreftpasienter med lokalisert sykdom og spredning. Flere potensielle biomarkør-miRNA-er ble identifisert. Fem miRNA-er (miR-142-5p, miR-16-5p, miR-143-3p, miR-126-5p og miR-16-2-3p) kan fungere som markører for kolorektalkreft, to miRNA-er (miR-10a-5p and miR-92b-3p) kan være markører for metastatisk sykdom, fire miRNA-er (miR-122-5p, miR-885-3p, miR-375-3p og miR-192-5p) kan skille pasienter med forskjellige stadier av kolorektalkreft, mens to miRNA-er (miR-429 og miR-21-5p) ble vist å være sterkt assosiert med metastatisk sykdom