「Nature子刊」使用單細(xì)胞多組學(xué)研究腫瘤細(xì)胞的新思路，哈佛醫(yī)學(xué)院等頂尖級(jí)團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)先河

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作者：Daisy

導(dǎo)讀：9月30日在《Nature Genetics》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，由威爾·康奈爾醫(yī)學(xué)院、紐約基因組中心、哈佛醫(yī)學(xué)院、麻省總醫(yī)院以及麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)Broad研究所在內(nèi)的一支頂尖級(jí)研究團(tuán)隊(duì)，率先開創(chuàng)了使用“單細(xì)胞多組學(xué)”方法對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行單獨(dú)和更詳細(xì)分析的先河，他們提取患者樣本，不僅記錄了基因序列和基因轉(zhuǎn)錄信息，而且還首次直接在患者的單個(gè)腫瘤細(xì)胞上記錄了控制DNA甲基化標(biāo)記的“表觀遺傳”轉(zhuǎn)錄，觀察腫瘤細(xì)胞的狀態(tài)，確定一種關(guān)鍵編程標(biāo)記，有利于未來藥物開發(fā)。還設(shè)計(jì)了一種分子時(shí)鐘方法，追溯腫瘤細(xì)胞的起源。這些發(fā)現(xiàn)以及開發(fā)的方法有助于開發(fā)更好的癌癥檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和治療方法，甚至用于任何類型腫瘤的發(fā)展。

由威爾·康奈爾醫(yī)學(xué)院、紐約基因組中心、哈佛醫(yī)學(xué)院、麻省總醫(yī)院以及麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)Broad研究所的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，對(duì)從患者腦腫瘤中采集的數(shù)千個(gè)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了前所未有的詳細(xì)分析。這些發(fā)現(xiàn)，以及為獲得這些發(fā)現(xiàn)而開發(fā)的方法代表了癌癥研究的重大進(jìn)展，并最終可能導(dǎo)致更好的癌癥檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和治療癌癥的方法。

正如研究人員9月30日在《Nature Genetics》雜志上發(fā)表了一篇題為“Epigenetic encoding, heritability and plasticity of glioma transcriptional cell states”的文章報(bào)道的那樣，他們使用先進(jìn)的技術(shù)記錄了從最常見的腦癌類型——神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者身上取樣的單個(gè)腫瘤細(xì)胞中的基因突變、基因活性和DNA上稱為甲基化的基因活性編程標(biāo)記。通過這種方式，他們繪制了膠質(zhì)瘤中不同的腫瘤細(xì)胞行為或“狀態(tài)”，并確定了似乎將膠質(zhì)瘤細(xì)胞從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)的關(guān)鍵編程標(biāo)記。原則上，這些編程標(biāo)記可以作為未來藥物的目標(biāo)。

DOI: 10.1038/s41588-021-00927-7

將單細(xì)胞方法與分子鐘技術(shù)相結(jié)合，研究人員為取樣的腫瘤細(xì)胞創(chuàng)建了“祖先樹”，描繪了它們狀態(tài)變化的歷史。

威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院血液學(xué)和醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)部門的醫(yī)學(xué)副教授、桑德拉和愛德華·邁耶癌癥中心的成員、紐約基因組中心的核心成員、聯(lián)合資深作者Dan Landau博士說：“這就像擁有一臺(tái)時(shí)間機(jī)器，我們可以從患者的腫瘤中提取樣本，并推斷出腫瘤發(fā)展的許多細(xì)節(jié)。”

哈佛醫(yī)學(xué)院病理學(xué)副教授、麻省總醫(yī)院病理學(xué)家、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)Broad研究所成員、文章的第二作者M(jìn)ario Suva博士說：“我們已經(jīng)能夠在這里進(jìn)行觀察，這些觀察對(duì)我們?nèi)绾慰紤]治療膠質(zhì)瘤具有根本意義。”

傳統(tǒng)上，腫瘤細(xì)胞的特征是大量的，而不是單個(gè)的，并且以相對(duì)簡單的方式，例如通過它們的來源細(xì)胞類型和它們表面所承載的受體。對(duì)此，Landau博士和Suva博士率先開創(chuàng)了使用“單細(xì)胞多組學(xué)”方法對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行單獨(dú)和更詳細(xì)分析的先河。

在這項(xiàng)新的研究中，他們使用了一種三層方法，不僅記錄了基因序列和基因轉(zhuǎn)錄信息，而且還首次直接在患者的單個(gè)腫瘤細(xì)胞上記錄了控制DNA甲基化標(biāo)記的“表觀遺傳”轉(zhuǎn)錄?？茖W(xué)家們平均從7例IDH突變型膠質(zhì)瘤患者和7例更難以治療的IDH野生型膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者中各采集了100多個(gè)腫瘤細(xì)胞。

他們發(fā)現(xiàn)，這兩種癌癥中的細(xì)胞往往處于四種不同狀態(tài)之一，從干細(xì)胞樣狀態(tài)到更成熟的腦細(xì)胞樣狀態(tài)。他們還發(fā)現(xiàn)了DNA甲基化的不同模式，似乎可以解釋這些狀態(tài)之間的變化；這種模式在原則上可能會(huì)被未來抑制這種狀態(tài)變化和減緩腫瘤發(fā)展的治療所破壞。

盡管研究人員捕捉到了樣本腫瘤中細(xì)胞狀態(tài)的快照，但他們還設(shè)計(jì)了一種分子時(shí)鐘方法，基于DNA甲基化隨時(shí)間自然發(fā)生的隨機(jī)變化，計(jì)算每個(gè)細(xì)胞的譜系樹，描繪其不同狀態(tài)的歷史，回到腫瘤的起源。

譜系樹顯示，與低級(jí)別膠質(zhì)瘤細(xì)胞相比，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞具有高度的“可塑性”，使得它們相對(duì)容易在干細(xì)胞樣狀態(tài)和更成熟狀態(tài)之間來回切換。

共同第一作者、 Landau實(shí)驗(yàn)室博士后Federico Gaiti博士說：“IDH野生型膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的非?？伤艿募?xì)胞結(jié)構(gòu)，可能使它能夠通過從其較成熟的細(xì)胞池中再生那些細(xì)胞，從而在干細(xì)胞殺傷治療中存活?！?br>
這些發(fā)現(xiàn)總體上提供了關(guān)于膠質(zhì)瘤動(dòng)力學(xué)的豐富見解，這些見解有助于開發(fā)更好的檢測(cè)、分期、監(jiān)測(cè)和治療方法。

研究人員現(xiàn)在計(jì)劃使用他們的單細(xì)胞多組學(xué)方法來研究膠質(zhì)瘤對(duì)不同治療的反應(yīng)。他們說，原則上，這種方法可以用于研究任何類型腫瘤的發(fā)展，甚至是健康組織中隨著年齡增長而產(chǎn)生的基因突變。

參考資料：

https://medicalxpress.com/news/2021-10-powerful-technique-brain-tumors-formidable.html

注：本文旨在介紹醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導(dǎo)，請(qǐng)至正規(guī)醫(yī)院就診。

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