近日，华南理工大学生物科学与工程学院凌飞教授课题组联合数学学院刘锐教授等在Journal of Translational Medicine (Q1; IF = 8.44) 杂志发表了一篇题为Low expression of the dynamic network markers FOS/JUN in pre-deteriorated epithelial cells is associated with the progression of colorectal adenoma to carcinoma的论文（论文链接：https://doi.org/10.1186/s12967-023-03890-5），2020级硕士研究生黄小琪为该文第一作者，凌飞教授为通讯作者，华南理工大学生物科学与工程学院为第一单位。
结直肠癌（CRC）是第三常见的癌症，也是全球癌症相关死亡的第二大原因。然而，CRC中上皮细胞恶化的过程部分尚不清楚。因此，若能在CRC上皮细胞恶化过程中找到预先恶化的上皮细胞和具有调控作用的分子网络，以干预腺瘤-癌序列发展，这可能是预防 CRC 早期发生的突破口。
本研究为阐明 CRC 中上皮细胞恶化的过程，利用scRNA-seq 数据构建了CRC 腺瘤和癌组织中的上皮细胞恶化性分化轨迹，并鉴定了恶化前上皮细胞中的相关靶标和生物标志物（图1）。
图1 上皮细胞恶化性分化轨迹及功能变化
本研究利用动态网络生物标志物（DNB）方法发现第四个时期是上皮细胞恶化的临界时期，该时期的细胞亚群可以定义为预恶化上皮细胞（图2）。
图2 上皮细胞亚型的鉴定
此外，本研究从 DNB基因和 DNB 相邻基因的网络中提取了DNB-neighboring DEG 和 DEGs 的子网络（图3）。结合KEGG通路分析，我们推测FOS和JUN 通过抑制P53的表达进一步抑制P53依赖性细胞凋亡，有助于上皮细胞的恶化。
图3 DNB基因驱动DNB邻接基因的翻转表达变化
本研究还探索了预恶化的上皮细胞和恶性上皮细胞之间的细胞通讯，发现恶性上皮细胞可能通过 GDF 信号通路加速预恶化上皮细胞的进展（图4）。
本研究整合了系统生物学和单细胞转录组学等多学科研究，我们构建了上皮细胞恶化轨迹，并使用动态网络生物标志物（DNB）方法在单细胞水平上鉴定了 CRC 患者的预恶化上皮细胞。本研究还观察到，恶性上皮细胞通过 GDF 信号通路促进了预恶化上皮细胞的进展。这些发现为上皮细胞恶化的机制和 CRC 的早期干预提供了新的见解。
本研究得到了国家自然科学基金（Nos. 82103347, 62172164, 12026608, 11971176）、广东省人类数字衍生重点实验室（No. 2022B1212010004）以及广东省应用基础研究基金（No. 2019A1515110677）的支持。
