肺癌是最常见的癌症，相关的数据和文章比比皆是，想要在肺癌方向做出创新性真的是不容易。今天介绍的这篇文章利用肺癌单细胞数据，结合时下热门的m6A和外泌体相关基因进行挖掘，加上简单的实验验证就把故事讲通了。整篇文章并没有进行m6A和外泌体相关测序和分析，仅仅是单细胞公共数据的分析就把创新性拉满了，这是如何做到的呢？
【文章标题】m6A methylation reader IGF2BP2 activates endothelial cells to promote angiogenesis and metastasis of lung adenocarcinoma
【发表杂志】Molecular Cancer（IF: 37.1）
【发表时间】2023年6月
【关键词】Lung adenocarcinoma, Single-cell RNA sequencing, Metastasis, N6-methyladenosine, Angiogenesis, IGF2BP2, Exosomes
闪光点
利用单细胞数据进行m6A和外泌体相关基因挖掘，构建了原发性和转移性肺腺癌的全局单细胞景观。
首次提出了恶性细胞亚克隆通过外泌体将IGF2BP2传递至微环境内皮细胞的新机制，进一步推动了肺腺癌的转移和血管生成。
揭示了m6A修饰读取蛋白IGF2BP2通过外泌体传递至内皮细胞激活PI3K-Akt信号通路，为深入理解肺腺癌转移机制提供了新的视角。
原发性和转移性LUAD的单细胞图谱
在文章中，首先通过免疫荧光的结果作为分析的基本前提，CD34在转移性LUAD中的表达高于原发性LUAD，而CD34的表达被用来表征肿瘤血管生成的病理状态。
有了前面的铺垫，文章从GSE131907公共数据集中获得11个正常肺组织、11个原发性LUAD组织和4个转移性LUAD组织的单细胞测序数据，对原发性和转移性LUAD的单细胞景观进行了分析和描述。结果显示，在转移性LUAD组织中观察到肿瘤细胞丰度急剧增加。
转移性LUAD的肿瘤细胞进化轨迹
肿瘤细胞的克隆进化过程往往是肿瘤发展的关键。文章为了探索转移性LUAD细胞的克隆进化轨迹，首先对LUAD细胞进行了再分亚群，并用高表达基因命名亚群。分完亚群就到了关键的地方，文章发现LUAD_FAM83A和LUAD_IGF2BP2亚群的丰度在转移性LUAD中明显高于原发性肿瘤。并用免疫荧光结果证明了，IGF2BP2在CD34高表达LUAD肿瘤中的表达明显高于CD34低表达的LUAD肿瘤，揭示了IGF2BP2与血管生成之间的密切关系。
接着对LUAD细胞进行拟时分析，与拟时序相关的基因富集发现，LUAD_IGF2BP2亚群显著富集于囊泡合成和信号分泌相关通路。这里也为后续外泌体相关基因的分析埋下了伏笔。
转移性LUAD的内皮细胞图谱
肿瘤进展的特点是内皮细胞的激活，这反过来又促进了肿瘤血管生成。因此，文章对内皮细胞进行了再分亚群，并用高表达基因命名亚群。结果显示，在原发性LUAD发展到转移性LUAD的过程中，En_S100A9、En_ KRT19和En_IGF2BP2亚群显著增加。IGF2BP2在LUAD_IGF2BP2和En_IGF2BP2亚群中同时表达，表明这两个亚群之间存在相互作用。
富集分析显示，这些特定的细胞亚群表现出重要的生物功能激活，如内吞作用。这和前面LUAD_IGF2BP2亚群的分泌信号就关联上了。
实验验证
根据划痕实验，si-IGF2BP2显著降低了A549和NCI-H1299细胞的迁移。Transwell实验表明，si-IGF2BP2显著抑制了A549和NCI-H1299细胞的侵袭。HUVECs与si-IGF2BP2转染的A549细胞共培养后，表现出分支点和毛细血管长度的显著衰减，表明LUAD细胞中IGF2BP2的下调抑制了血管生成。
构建完整机制
上述结果说明转移性LUAD可能通过外泌体实现血管生成。为了研究肿瘤微环境中LUAD细胞源性外泌体向内皮细胞转移的机制，文章构建了血管生成特异性综合调控网络。顺着网络逐步验证，外泌体标记基因（CD9、CD63、TSG01和CD81）在所有LUAD亚群中都高表达，证明LUAD细胞中存在外泌体。
在En_IGF2BP2亚群中，导致LUAD血管生成和转移的PI3K-Akt信号通路被激活。那IGF2BP2如何激活PI3K-Akt信号通路呢？文章发现在CD34高表达的LUAD样本局灶内皮细胞中，FLT4表达水平明显高于CD34低表达的LUAD样本。通过免疫荧光和细胞实验表明，在转移性LUAD的克隆进化过程中，IGF2BP2过表达的LUAD细胞亚群将IGF2BP2分散融合到肿瘤微环境中，并通过细胞内化被内皮细胞吸收，进而通过m6A修饰增强FLT4的RNA稳定性，从而激活PI3K-Akt信号通路，促进血管生成，这样机制就串起来了。
基于IGF2BP2的预后评分和小分子抑制剂
最后，文章构建了IGF2BP2 -FLT4 -PI3K -Akt信号通路血管生成的调控网络，基于关键网络基因（包括IGF2BP2、FLT1、FLT4、PIK3R3、PIK3CB、PIK3CD）建立了多因素cox回归模型，该模型在预测OS和RFS方面的优异性能。基于IGF2BP2，文章筛选了GDSC和CTRP数据库共享的三种小分子抑制剂，包括Trametinib，Selumetinib和Dasatinib。
文章的所有数据分析都是基于单细胞公共数据，但创新点就在分出了m6A甲基化reader基因IGF2BP2高表达的亚群，并且通过外泌体标记基因（CD9、CD63、TSG01和CD81）的高表达说明了LUAD细胞中存在外泌体。整篇文章工作量并不大，但是每步都是热点，每步都暗含主线，最后通过调控网络把“LUAD细胞将外泌体IGF2BP2传递到内皮细胞，激活PI3K-Akt信号，最终促进血管生成”的故事串联起来。沃林团队会不断给你的科研带来新思路！
