生存分析——从单细胞转录组数据中发现临床意义

单细胞转录组测序提供了丰富的数据，使我们能够从多个角度挖掘生物学意义。除了专门的单细胞分析方法外，一些传统的组学分析手段，如生存分析，也开始受到研究者的关注。生存分析在医学领域广泛应用，用于评估患者的生存时间和疾病进展。将其应用于单细胞转录组学中，可以帮助我们理解细胞状态随时间的变化，识别与特定事件（如细胞分化、疾病进展或治疗反应）相关的基因或细胞亚群，并深入探索这些关系背后的机制。本文将带您了解这一激动人心的交叉领域，探讨生存分析如何丰富单细胞转录组学的研究内容，并推动生命科学的发展。

一、生存分析介绍

在临床研究中，我们经常需要评估某些干预措施的效果。生存分析是我们常用的一种统计方法，可以帮助我们理解和解释临床试验数据中有关时间的信息。生存分析的核心在于评估某个事件（如死亡、疾病恶化或其他感兴趣的终点事件）发生之前的时间。这个时间通常是从研究开始计算，直到该事件发生为止。然而，并非所有参与者都会经历该事件，因此数据中会存在删失（censored）的情况。删失数据是指那些没有观察到终点事件发生的数据点，可能由于随访中止终点事件仍未发生、中途失访等原因导致。

二、生存分析在单细胞转录组中的应用

单细胞转录组使得研究者们以单细胞分辨率理解细胞状态、细胞命运决定以及疾病进程等方面具有重要意义。结合生存分析，研究者可以更深入地探索细胞状态与时间相关事件之间的关联。以下是几个研究思路：

1. 发育生物学领域，生存分析可以帮助我们确认哪些基因在细胞决定走向特定命运时变得活跃或沉默。这有助于理解不同细胞路径的选择机制。

2. 疾病研究领域，比如肿瘤研究中，生存分析可以用来评估特定基因表达谱与患者生存时间的关系，或者与肿瘤进展速度的关系。例如，可以识别出哪些细胞亚群或基因表达特征与更好的预后相关联。

3. 药物研发领域，生存分析可用于评估不同药物处理后细胞存活时间的变化，从而筛选出有效的候选药物。此外，可以探索药物作用的分子机制，如哪些基因表达变、药物敏感性或抗性相关。

4. 组织修复和再生医学领域，生存分析可以帮助我们研究受损细胞恢复正常的基因表达模式所需的时间，或者细胞凋亡前的表达变化，从而设计更有效的再生疗法。

综上所述，生存分析作为一种统计工具，在单细胞转录组学研究中找到了新的应用场景，为理解细胞行为和疾病进程提供了新的视角。随着技术的发展和方法的改进，这一领域的研究将会更加深入，并有望挖掘更多生物学新发现。

三、文献案例分享

为了更好地解释生存分析在单细胞转录组研究中的应用思路，小编在这里分享一篇文献案例，详细介绍生存分析在实际科研中的使用方式和挖掘到的重要生物学结果。

案例名称：单细胞转录组揭示新型免疫抑制T细胞并探究CMV-TCR-T 细胞对 GBM 的细胞毒性

本研究利用单细胞转录组等技术探讨巨细顶顶顶顶胞病毒（CMV）对恶性胶质瘤（GBM）免疫微环境的影响，在 CMV 感染的 GBM 中发现了两种新的免疫细胞亚群，即双阳性 CD68+ SOX2+肿瘤相关巨噬细胞（TAM）和 FXYD6+ T细胞。双阳性 TAM 或癌细胞与 T 细胞之间的相互作用主要集中在 FXYD6+ T 细胞上，而不是调节性T细胞 (Treg)，而 FXYD6+ T细胞被进一步鉴定为一组新的免疫抑制性T细胞。CMV-TCR-T 细胞对人源原位 GBM 小鼠模型表现出显著的治疗效果。

图1.双阳性TAM的Kaplan-Meier生存分析曲线

通过单细胞转录组鉴定到双阳性TAM后，为了确认该细胞类型与临床结果的关系，研究者从公共数据库（https://xenabrowser.net/datapages/）中获得了159例GBM患者的bulk RNA测序数据及其生存信息。基于双阳性TAM特征基因集的表达情况定义患者的双阳性TAM浸润程度。生存分析发现浸润程度越高，GBM患者的总体生存期越短，表明双阳性TAM可能作为GBM进展的检测指标。

参考文献

[1] Long, Xinmiao et al. “ScRNA-seq reveals novel immune-suppressive T cells and investigates CMV-TCR-T cells cytotoxicity against GBM.” Journal for immunotherapy of cancer vol. 12,4 e008967. 30 Apr. 2024.