Nature新聞：癌癥的單細胞測序

日期：2012-06-08 07:58:17

在最近一次的統(tǒng)計中，國際研究團體已對近4000個個體癌癥樣本進行了測序，并計劃到2014年底對至少2.1萬個以上的腫瘤基因組開展研究。這些基因組數(shù)據(jù)集跨越50種不同的癌癥類型涵蓋幾乎機體內的所有器官，通過鑒別區(qū)分癌細胞和正常細胞的主要遺傳改變?yōu)橥ㄏ蚨喾N新的靶向治療選擇開啟了大門。然而到目前為止，幾乎所有的癌癥基因組都來自包含多種不同細胞的大腫瘤樣本，這種細胞塊可能會掩蓋一些疾病細微的復雜性，而這正是許多耐藥和敏感性的基礎。

“開始研究癌細胞群的最好方式是看看在單個細胞中發(fā)生了什么，”紐約長島冷泉港實驗室（CSHL）遺傳學家Timour Baslan說。Baslan上個月在《自然實驗手冊》（Nature Protocols）雜志上發(fā)表了一篇實驗方案關于如何分析單細胞的拷貝數(shù)變異(Nat. Protoc. 7, 1024–1041, 2012).。

為了實現(xiàn)在單個癌細胞水平上研究癌癥基因組，在2010年10月，總部在加州卡爾巴斯德的Life Technologies公司宣布將給予首個能夠測序單個癌細胞完整基因組和RNA內容物的研究小組100萬美金的獎金。現(xiàn)在，許多的研究人員正在接近這一目標。

上個月在冷泉港實驗室的基因組生物學會議上，MD安德森癌癥中心的遺傳學家Nicholas Navin提交了單細胞分辨率乳腺癌遺傳學的新數(shù)據(jù)。此前，Navin曾對分別來自兩個人類乳腺癌病例的100個單細胞進行了拷貝數(shù)變異檢測，證實其中一種腫瘤包含三種不同的細胞亞群，而另一種是由遺傳上相同的細胞群構成(Nature重大成果：腫瘤單細胞測序技術，Nature 472, 90–94, 2011)。現(xiàn)在，Navin改良了他的技術使得它能夠敏感地檢測到單個核苷酸的差異，并且他已經(jīng)在來自一個浸潤性乳腺癌腫瘤的一組4個細胞中發(fā)現(xiàn)單個細胞通常包含數(shù)十個罕見突變，這些突變采用大型腫瘤測序方法通常無法檢測到。

“我希望這些新工具能夠用于改善診斷和治療，”Navin說。

Navin指出：“它們可能會非常強有力地檢測到駐留在機體內數(shù)月或數(shù)年的殘余癌細胞，并指導適當?shù)淖魟┗蚧熯^程。”

單一的想法

同時冷泉港實驗室的Baslan和其他研究人員在分別來自化療前后12種乳腺癌腫瘤的100個細胞中進行了拷貝數(shù)變異篩查。研究人員在會議上報告稱在第一個腫瘤中他們發(fā)現(xiàn)一些人在接受治療后腫瘤獲得了遺傳物質，而其他的腫瘤顯示出染色體重排的跡象。盡管利用大型測序也可能開展這樣的分析，“然而這種類型的評估卻歷來在癌癥研究中被忽視，”Baslan說。

Baslan和他的同事們開始研究拷貝數(shù)變異是因為這種方法相比于完整測序需要較少的原材料，首先單細胞并沒有很多的DNA。在今年3月。來自中國深圳華大基因組學中心的科學家們報告了一種方法可以將DNA擴增300萬倍，由此生成了足夠的原材料來解碼整個基因組蛋白質編碼部分至單個癌細胞的單核苷酸水平(Cell頭條：癌癥單細胞測序，Cell 148, 873–885, 2012)。

上個月麻省劍橋博德研究所的新單細胞基因組學中心宣布成立，它獲得了來自微流體技術公司Fluidigm Corporation的設備和人員支持，這將使得未來的單細胞測序項目變得更為容易。根據(jù)Fluidigm的總裁和首席執(zhí)行官Gajus Worthington所說，新的中心將開始聚焦于癌癥干細胞和循環(huán)腫瘤細胞。“我們希望研究這些細胞將會促成一種新的活檢類型從一開始即可確定一種腫瘤是否會擴散或產生耐藥性，”Worthington說。