本文為轉化醫學網原創，轉載請註明出處
作者：Daisy
導讀：9月30日在《Nature Genetics》雜誌上發表了一項研究，由威爾·康奈爾醫學院、紐約基因組中心、哈佛醫學院、麻省總醫院以及麻省理工學院和哈佛大學Broad研究所在內的一支頂尖級研究團隊，率先開創了使用“單細胞多組學”方法對腫瘤細胞進行單獨和更詳細分析的先河，他們提取患者樣本，不僅記錄了基因序列和基因轉錄資訊，而且還首次直接在患者的單個腫瘤細胞上記錄了控制DNA甲基化標記的“表觀遺傳”轉錄，觀察腫瘤細胞的狀態，確定一種關鍵程式設計標記，有利於未來藥物開發。還設計了一種分子時鐘方法，追溯腫瘤細胞的起源。這些發現以及開發的方法有助於開發更好的癌症檢測、監測和治療方法，甚至用於任何型別腫瘤的發展。
由威爾·康奈爾醫學院、紐約基因組中心、哈佛醫學院、麻省總醫院以及麻省理工學院和哈佛大學Broad研究所的研究人員領導的一個團隊，對從患者腦腫瘤中採集的數千個單個細胞進行了前所未有的詳細分析。這些發現，以及為獲得這些發現而開發的方法代表了癌症研究的重大進展，並最終可能導致更好的癌症檢測、監測和治療癌症的方法。
正如研究人員9月30日在《Nature Genetics》雜誌上發表了一篇題為“Epigenetic encoding, heritability and plasticity of glioma transcriptional cell states”的文章報道的那樣，他們使用先進的技術記錄了從最常見的腦癌型別——神經膠質瘤患者身上取樣的單個腫瘤細胞中的基因突變、基因活性和DNA上稱為甲基化的基因活性程式設計標記。透過這種方式，他們繪製了膠質瘤中不同的腫瘤細胞行為或“狀態”，並確定了似乎將膠質瘤細胞從一種狀態轉移到另一種狀態的關鍵程式設計標記。原則上，這些程式設計標記可以作為未來藥物的目標。
DOI: 10.1038/s41588-021-00927-7
將單細胞方法與分子鐘技術相結合，研究人員為取樣的腫瘤細胞建立了“祖先樹”，描繪了它們狀態變化的歷史。
威爾康奈爾醫學院血液學和醫學腫瘤學部門的醫學副教授、桑德拉和愛德華·邁耶癌症中心的成員、紐約基因組中心的核心成員、聯合資深作者Dan Landau博士說：“這就像擁有一臺時間機器，我們可以從患者的腫瘤中提取樣本，並推斷出腫瘤發展的許多細節。”
哈佛醫學院病理學副教授、麻省總醫院病理學家、麻省理工學院和哈佛大學Broad研究所成員、文章的第二作者Mario Suva博士說：“我們已經能夠在這裡進行觀察，這些觀察對我們如何考慮治療膠質瘤具有根本意義。”
傳統上，腫瘤細胞的特徵是大量的，而不是單個的，並且以相對簡單的方式，例如透過它們的來源細胞型別和它們表面所承載的受體。對此，Landau博士和Suva博士率先開創了使用“單細胞多組學”方法對腫瘤細胞進行單獨和更詳細分析的先河。
在這項新的研究中，他們使用了一種三層方法，不僅記錄了基因序列和基因轉錄資訊，而且還首次直接在患者的單個腫瘤細胞上記錄了控制DNA甲基化標記的“表觀遺傳”轉錄。科學家們平均從7例IDH突變型膠質瘤患者和7例更難以治療的IDH野生型膠質母細胞瘤患者中各採集了100多個腫瘤細胞。
他們發現，這兩種癌症中的細胞往往處於四種不同狀態之一，從幹細胞樣狀態到更成熟的腦細胞樣狀態。他們還發現了DNA甲基化的不同模式，似乎可以解釋這些狀態之間的變化；這種模式在原則上可能會被未來抑制這種狀態變化和減緩腫瘤發展的治療所破壞。
儘管研究人員捕捉到了樣本腫瘤中細胞狀態的快照，但他們還設計了一種分子時鐘方法，基於DNA甲基化隨時間自然發生的隨機變化，計算每個細胞的譜系樹，描繪其不同狀態的歷史，回到腫瘤的起源。
譜系樹顯示，與低級別膠質瘤細胞相比，膠質母細胞瘤細胞具有高度的“可塑性”，使得它們相對容易在幹細胞樣狀態和更成熟狀態之間來回切換。
共同第一作者、 Landau實驗室博士後Federico Gaiti博士說：“IDH野生型膠質母細胞瘤的非常可塑的細胞結構，可能使它能夠透過從其較成熟的細胞池中再生那些細胞，從而在幹細胞殺傷治療中存活。”
這些發現總體上提供了關於膠質瘤動力學的豐富見解，這些見解有助於開發更好的檢測、分期、監測和治療方法。
研究人員現在計劃使用他們的單細胞多組學方法來研究膠質瘤對不同治療的反應。他們說，原則上，這種方法可以用於研究任何型別腫瘤的發展，甚至是健康組織中隨著年齡增長而產生的基因突變。
參考資料：
https://medicalxpress.com/news/2021-10-powerful-technique-brain-tumors-formidable.html
注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。
熱門·文章
腫瘤研究
【Science】蛋白質或將成為癌症治療的新突破口！
新冠病毒
【Science】SARS-CoV-2來源真相大白？在寮國蝙蝠中發現了迄今為止和新冠病毒最接近的冠狀病毒，匹配度達96.8%！
環境健康
【熱議】可怕！每年有近1500多萬嬰兒的健康和超高死亡率等問題竟是由它導致的？是時候提高警惕了！
鉛中毒
【Jama子刊】出乎意料！110多萬人的大規模研究：一半的兒童血液中檢測出鉛！鉛正在危害著生命健康
新冠病毒
【The BMJ】接種率78%的以色列，為何疫情仍然失控？新冠疫苗效力是否需要擔心，加強針究竟有沒有必要？
類器官研究
【Nature子刊】上海交通大學在內的一支國際科學家團隊培養的3D胰腺癌腫瘤模型，可有效改善胰腺癌的治療方法
腫瘤研究
【Science子刊】食鹽竟然還有抑制腫瘤的作用？科學家透過小鼠實驗為你解釋意想不到的發現！
推薦·活動
第三屆上海國際癌症大會
第五屆現代臨床分子診斷研討會
