根据《2020年世界癌症报告》，肝癌在全球癌症排在第6位，却是癌症相关死亡的第三大病因。大约一半的肝癌患者在中国，排在恶性肿瘤的第5名，癌症相关死亡第2位。原发性肝癌以肝细胞癌（HCC）为主。HCC主要发生于慢性肝病，其危险因素包括病毒感染（HBV和HCV）、酗酒、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、肝脏代谢或遗传异常。

肝癌的高复发性和转移率是致死的主要原因，进展期HCC患者的5年生存率不超过12%。巴塞罗那临床肝癌评级（BCLC）基于肿瘤负荷、肝功能和全身状况，将肝癌患者分为0、A、B、C和D期，用于指导个体化治疗的选择，包括手术切除、肝移植、消融、动脉化疗栓塞（TACE）或化疗、免疫治疗等辅助手段。在BCLC 2022更新版中，阿特珠单抗与贝伐单抗联用成为进展期肝癌的一线首选手段，有益于延长BCLC C级患者的生存期。因此，免疫治疗与分子靶向药物联用给晚期肝癌患者带来新希望。但肝癌治疗仍面临挑战，即相同病理类型和临床阶段治疗应答差异甚大。应对这一挑战，常根据分子标志物进行精确分类，并制定个性化的治疗方案。传统批量RNA测序通常提供癌组织标本不同细胞成分的平均转录组信息，往往掩盖某些罕见但重要细胞亚群所表达的独特基因。高度异质性肝癌细胞成分（恶性和非恶性）塑造了复杂的肿瘤微环境（TME），并导致肿瘤灶内和肿瘤灶间的异质性，严重限制了精准医学的实施。因此，精确分析肝细胞癌 TME中发生的生物学事件是临床实践的迫切需求。近期，复旦大学基础医学院教育部/卫健委医学分子病毒学重点实验室吴健教授团队总结了单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术在肝癌研究中的应用，阐述了单细胞测序对肝癌异质性、肿瘤微环境、T淋巴细胞耗竭、循环肿瘤细胞和其它细胞谱系演变带来的新认识。该综述于2022年3月15日在BBA Reviews on Cancer发表。

单细胞测序信息大，在复杂TME中追踪肿瘤干细胞（CSC）、循环肿瘤细胞（CTC）或免疫细胞亚群，如T淋巴细胞耗竭、肿瘤相关巨噬细胞（TAM）、树突状细胞等谱系演变。该技术在单细胞水平捕获转录组定量信息，同时消除不同细胞群体间的偏差。这一技术依赖于多学科合作，汇聚遗传学、生物医学工程、统计学和生物信息学科学家的智慧。如图1所示，整个流程包括6个步骤：(1)制备单细胞悬液；(2)基于已知标记的细胞分类；(3)单细胞捕获和裂解；(4)逆转录和cDNA扩增；(5)cDNA库的建立和排序；(6)数据分析。肝癌的异质性（ITH）是影响治疗效果的关键因素。单细胞RNA测序的实施可从异质细胞池分离出特定的细胞亚群，探究其生物学特性（图2）。基于单细胞分析ITH的研究将有助于预测晚期HCC患者预后、制定个性化治疗策略。通过绘制免疫细胞的全景图像，单细胞RNA测序丰富了人们对肿瘤免疫学的理解。对于肝癌患者来说，已识别出数种T淋巴细胞亚群、B淋巴细胞、NK细胞、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）等，并赋予这些细胞群特定的功能表征。此外，肿瘤免疫微环境处于动态变化中，单细胞分析有助于揭示不同免疫细胞亚型的起源和动态转变。单细胞RNA测序描绘单个肝癌细胞基因表达谱，还能精确定位易被忽视耐药亚群的特征，如肿瘤干细胞（CSC）等。在各种浸润肿瘤内淋巴细胞和髓系细胞中，单细胞测序可以追踪CD8+ T淋巴细胞的发育轨迹。整合T淋巴细胞受体（TCR）测序和TCR克隆型别分析数据有助于评估非均一T淋巴细胞亚群的新抗原特异性、细胞毒性和进化连贯性。从非激活、细胞毒性到前耗竭及耗竭后期的T淋巴细胞谱系演变已见于多种肿瘤，这一T淋巴细胞“耗竭轴”存在提示靶向表达于早期可逆性耗竭T淋巴细胞抑制性分子是免疫检查点治疗的新导向。尽管单细胞测序在临床实践中仍需要降低成本、简化工作流程，并需经病理生理学验证，但其成熟性和不断优化无疑为创新治疗的研发奠定了基础。 此外，空间多模态组学分析保留了时空效应和三维分布特征，反映了多种细胞类型和分子之间的相互作用，在晚期HCC发生、转移和耐药的多组学研究中更具优势。

摘译自LI XY, SHEN Y, ZHANG L, et al. Understanding initiation and progression of hepatocellular carcinoma through single cell sequencing[J]. Biochim Biophys Acta Rev Cancer, 2022. DOI: 10.1016/j.bbcan.2022.188720. [Epub ahead of print].