Day1科研计划书撰写

英文摘要：The peripheral nervous system (PNS) orchestrates ergan function in health and disease.Most cancers including pancreatic ductal adenocaroinoma (PDAC) are infiltrated by PNS neurons, contributing to the complex tumor microcnvitonment (TME). However, neuronal cell bodies reside in various PNS ganglia, fa tom the tumor mass. Thus, cancer or healthy organ- innervating neurons elude current tissue sequencing datasets. To molecularly characterize pancreas- and PDAC-inner pong peurons at single cell resolution, we developed "Trace-n-seq". This method employs retrograde tracing of axons from tissues to their respective ganglia followed by sing42 col isolation and transcriptomic analysis. By characterizing >5.000 individual sympathetdand sensory neurons with about 4.000 innervatingPDAC or healthy pancreas we reveal novel neuronal cell types and unique molecular networks distinct to e gncreatitis, PDAC, or melanoma metastasis. We integrate single-cell datasets of innervating neurons and the TME to establish a neuro-cancer-microenvironment interactome, delineate cancer-driven neuronal reprogramming and generate a pancreatic cancer-nerve signature. Pharmacological denervation induces a proinflammatoryTME and increases immune-checkpoint inhibitor effectiveness.Nab-Paclitaxel causes intra-tumor neuropathy which attenuated PDAC growth and in combination with sympathetic denervation results in synergistic tumor regression. Our multi-dimensional data reveal new insights into the networks and functions of PDAC-innervating neurons, supporting inclusion of denervation in future therapies.

根据英文摘要选取合适的题目："Trace-n-seq Reveals Neuronal Reprogramming and Tumor-Nerve Interactions in Pancreatic Cancer Microenvironment"

中文翻译：周围神经系统（PNS）在健康和疾病状态下协调器官功能。大多数癌症，包括胰腺导管腺癌（PDAC），都被PNS神经元浸润，这构成了复杂的肿瘤微环境（TME）。然而，神经元细胞体位于各种PNS神经节中，远离肿瘤组织。因此，当前的组织测序数据集无法捕捉到癌症或健康器官的神经支配神经元。为了在单细胞分辨率下分子表征胰腺和PDAC的神经支配神经元，我们开发了“Trace-n-seq”方法。该方法通过从组织到其相应神经节的轴突逆行追踪，随后进行单细胞分离和转录组分析。通过对超过5,000个交感神经和感觉神经元进行表征，其中约4,000个神经元支配PDAC或健康胰腺，我们揭示了新的神经元类型和独特的分子网络，这些网络与胰腺炎、PDAC或黑色素瘤转移不同。我们整合了神经支配神经元和TME的单细胞数据集，建立了神经-癌症-微环境相互作用组，描绘了癌症驱动的神经元重编程，并生成了胰腺癌-神经特征。药理学去神经支配诱导了促炎性TME，并提高了免疫检查点抑制剂的效果。Nab-紫杉醇引起肿瘤内神经病变，从而减弱了PDAC的生长，并与交感神经去神经支配相结合，产生了协同的肿瘤消退。我们的多维数据揭示了PDAC神经支配神经元网络和功能的新见解，支持在未来治疗中纳入去神经支配。

根据以上中文摘要撰写成科研计划书的研究背景部分，阐述研究背景及其意义，用5句话说明：

1. 周围神经系统（PNS）在调节器官功能中发挥关键作用，其在肿瘤微环境（TME）中的浸润与多种癌症（包括胰腺导管腺癌，PDAC）的发生发展密切相关。 

2. 目前，由于神经元细胞体位于远离肿瘤的PNS神经节中，传统组织测序技术难以全面捕捉癌症或健康器官的神经支配神经元特征。 

3. 本研究旨在通过开发“Trace-n-seq”技术，在单细胞分辨率下解析胰腺和PDAC神经支配神经元的分子特征，揭示其在胰腺炎、PDAC及黑色素瘤转移中的独特分子网络。 

4. 通过整合神经支配神经元与TME的单细胞数据，构建神经-癌症-微环境相互作用组，阐明癌症驱动的神经元重编程机制，并建立胰腺癌-神经特征图谱。 

5. 该研究不仅为理解PDAC中神经元与肿瘤的相互作用提供了新视角，还为未来基于去神经支配的联合治疗策略奠定了理论基础，具有重要的科学意义和临床转化价值。

用一句话提出研究的科学设想：本研究提出“Trace-n-seq”技术，旨在单细胞水平揭示胰腺导管腺癌（PDAC）神经支配神经元的分子特征及其与肿瘤微环境的相互作用，探索去神经支配在癌症治疗中的潜在应用价值。

根据上述中文摘要撰写成科研计划书的研究内容及方案，包括研究内容、研究反复及技术路线：

#### **一、研究内容** 

1. **开发“Trace-n-seq”技术** 

  - 建立基于轴突逆行示踪的单神经元捕获技术，实现从肿瘤组织到神经节来源神经元的精准定位与单细胞分离。 

  - 优化跨组织轴突追踪与单细胞转录组测序（scRNA-seq）的整合流程，确保高分辨率分子特征解析。 

2. **解析PDAC与健康胰腺神经支配神经元的分子特征** 

  - 对比健康胰腺、PDAC、胰腺炎及黑色素瘤转移模型中交感神经与感觉神经元的单细胞转录组差异。 

  - 鉴定疾病特异性神经元亚群及其标志基因，揭示神经元重编程的分子机制。 

3. **构建神经-癌症-微环境相互作用组** 

  - 整合神经元单细胞数据与TME（肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞）的多组学数据，绘制神经元与TME的互作网络。 

  - 筛选关键神经元分泌因子或受体信号，解析其对肿瘤进展的调控作用。 

4. **验证去神经支配联合治疗的抗肿瘤效果** 

  - 评估药理性交感神经阻断（如6-OHDA）或手术去神经对PDAC微环境及免疫应答的影响。 

  - 探索Nab-紫杉醇诱导的肿瘤内神经病变与去神经治疗的协同效应，明确其机制及疗效。 

5. **建立胰腺癌神经特征图谱与预后模型** 

  - 基于神经元重编程特征和TME互作基因，开发PDAC特异性神经相关分子标志物。 

  - 结合临床数据验证标志物对患者预后的预测价值。 

#### **二、研究方案与技术路线** 

**1. 技术开发阶段** 

- **动物模型构建**： 

 - 采用PDAC转基因小鼠（如KPC模型）及黑色素瘤转移模型，建立健康胰腺、胰腺炎、PDAC和转移瘤四组对照。 

- **逆行示踪与神经元捕获**： 

 - 向靶组织（胰腺/肿瘤）注射荧光标记的逆行示踪剂（如CTB-488），标记支配神经元的轴突。 

 - 通过显微解剖分离背根神经节（DRG）和交感神经节（如腹腔神经节），利用流式分选（FACS）富集示踪剂标记的神经元进行单细胞测序。 

- **单细胞测序与数据分析**： 

 - 使用10x Genomics平台完成scRNA-seq，结合Seurat、CellChat等工具进行聚类分析、差异基因鉴定及细胞互作预测。 

**2. 分子机制与互作网络研究** 

- **神经元-TME互作验证**： 

 - 通过空间转录组（Visium）或多重免疫荧光（CODEX）定位神经元与TME的空间共定位关系。 

 - 利用类器官共培养模型，验证神经元分泌因子（如NGF、CGRP）对肿瘤细胞增殖、侵袭的调控作用。 

**3. 治疗策略验证** 

- **药理学与手术干预**： 

 - 在PDAC小鼠模型中，联合应用交感神经化学损毁剂（6-OHDA）与Nab-紫杉醇，通过活体成像、组织病理和流式细胞术评估肿瘤体积、免疫细胞浸润（如CD8+ T细胞、巨噬细胞）及炎症因子水平变化。 

- **机制解析**： 

 - 通过CRISPR/Cas9敲除神经元关键调控基因（如TH、Tac1），明确其对TME重塑及治疗响应的影响。 

**4. 临床转化与标志物开发** 

- **临床样本验证**： 

 - 收集PDAC患者手术标本，通过多组学（RNA-seq、蛋白组）验证小鼠模型中发现的神经相关标志物。 

- **预后模型构建**： 

 - 结合TCGA、GEO数据库及本院临床队列，建立基于神经特征的PDAC预后评分系统。 

#### **三、创新性与可行性** 

- **技术创新**：首创“Trace-n-seq”技术，突破传统测序对远距离神经元的捕获瓶颈。 

- **理论创新**：首次系统解析PDAC神经元-TME互作网络，提出“神经重编程驱动免疫抑制”假说。 

- **转化价值**：为去神经支配联合化疗/免疫治疗提供实验依据，推动个体化治疗策略开发。 

**逻辑框架**：技术开发→分子解析→机制验证→治疗应用→临床转化，形成闭环研究体系。