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Science新文章:单细胞测序解析肿瘤的复杂异质性
作者: 来源: 发布于:2014-6-17 13:22:44 点击量:

       来自Broad研究所和麻省总医院(MGH)的科学家们完成了一项开创先河的研究,描绘出了来自患者的胶质母细胞瘤内部的细胞多样性特征。这项研究检测了来自患者肿瘤的单个细胞中成千上万基因的表达,揭示出每个肿瘤的细胞组成比以往预测的更具有异质性。这些在线发表在《科学》(Science)杂志上的研究结果,将有助于引导未来研究针对这种破坏性疾病的潜在疗法。

       这是第一次对获取胶质母细胞瘤中的单个细胞展开大规模的研究。以往研究人员都知道人类肿瘤中的细胞各不相同——它们的基因组中可能有着不同的突变,有可能以不同的方式表达基因。人们猜测这种多样性有可能促成了耐药和疾病复发。然而直到现在,都难以量化这种多样性的程度。
       为了描绘出这些差异,研究人员使用了一种叫做单细胞转录组学的相对较新的方法,这使得他们能够检测来自5名患者脑瘤中的430个细胞每个细胞的基因表达模式。细胞之间的这些模式各不相同,它们显示了在特定的细胞中哪些基因被开启,哪些被关闭,揭示了细胞特性和功能的相关信息。
       以往的胶质母细胞瘤研究都是检测悬浮在单个样本中数百万细胞的平均基因表达。在某些情况下,利用这种取样基于最普遍的基因表达程序,将胶质母细胞瘤归类于4种公认癌症亚型其中的一种。通过一次性检测大量单细胞的基因表达模式,研究小组获得了更精细的肿瘤细胞组成图像。这项研究揭示每个胶质母细胞瘤都包含来自多种癌症亚型的细胞,肿瘤之间这些细胞的分布各不相同。
       研究还发现这些肿瘤中的癌细胞以多种状态生存。一些是干细胞样,表明它们具有自我更新能力,有可能在治疗后的肿瘤复发中起作用。另一些更为成熟、分化的癌细胞构成了大部分的肿瘤。研究人员还发现,许多细胞处于这些状态的中间范围。现有的治疗方法只靶向肿瘤中最普遍的细胞,有可能会漏掉其中一些亚群。
       “为了将焦点放在我们认为可能与临床相关的异质性方面,我们主要研究了不同的细胞状态,发现每个肿瘤中存在多种亚群。临床上,这意味着我们有可能需要基于每个肿瘤包含的全部细胞亚型,而非最普遍的亚型来治疗它,”共同资深作者、Broad研究所核心成员Aviv Regev说。
       研究人员希望,这些研究结果将帮助引导未来的研究以及开发出针对胶质母细胞瘤——这一最常见、最具侵袭性的成人脑癌的治疗方法。
 
      “这是一种无法治愈的疾病。现有的疗法或可靶向99%的细胞,但肿瘤往往会复发。了解这一细胞景观可以为鉴别出一些靶向每个不同癌细胞亚群的新疗法提供一张蓝图,并最终为个体患者的肿瘤定制这样的疗法,”共同资深作者、Broad研究所资深成员、麻省总医院和哈佛医学院病理学教授Bradley Bernstein说。
 

原文索引:
 
Patel, AP et al. “Single-cell RNA-seq highlights intratumoral heterogeneity in primary glioblastoma.” Science Express. Online June 12, 2014. DOI: 10.1126/science.1254257

 



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