Nature新闻:癌症的单细胞测序

【字体: 时间:2012年06月08日 来源:生物通

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  到目前为止,几乎所有的癌症基因组都来自包含多种不同细胞的大肿瘤样本,这种细胞块可能会掩盖一些疾病细微的复杂性,而这正是许多耐药和敏感性的基础。

  

生物通报道  在最近一次的统计中,国际研究团体已对近4000个个体癌症样本进行了测序,并计划到2014年底对至少2.1万个以上的肿瘤基因组开展研究。这些基因组数据集跨越50种不同的癌症类型涵盖几乎机体内的所有器官,通过鉴别区分癌细胞和正常细胞的主要遗传改变为通向多种新的靶向治疗选择开启了大门。然而到目前为止,几乎所有的癌症基因组都来自包含多种不同细胞的大肿瘤样本,这种细胞块可能会掩盖一些疾病细微的复杂性,而这正是许多耐药和敏感性的基础。

“开始研究癌细胞群的最好方式是看看在单个细胞中发生了什么,”纽约长岛冷泉港实验室(CSHL)遗传学家Timour Baslan说。Baslan上个月在《自然实验手册》(Nature Protocols)杂志上发表了一篇实验方案关于如何分析单细胞的拷贝数变异(Nat. Protoc. 7, 1024–1041, 2012).。

为了实现在单个癌细胞水平上研究癌症基因组,在2010年10月,总部在加州卡尔巴斯德的Life Technologies公司宣布将给予首个能够测序单个癌细胞完整基因组和RNA内容物的研究小组100万美金的奖金。现在,许多的研究人员正在接近这一目标。

上个月在冷泉港实验室的基因组生物学会议上,MD安德森癌症中心的遗传学家Nicholas Navin提交了单细胞分辨率乳腺癌遗传学的新数据。此前,Navin曾对分别来自两个人类乳腺癌病例的100个单细胞进行了拷贝数变异检测,证实其中一种肿瘤包含三种不同的细胞亚群,而另一种是由遗传上相同的细胞群构成(Nature重大成果:肿瘤单细胞测序技术,Nature 472, 90–94, 2011)。现在,Navin改良了他的技术使得它能够敏感地检测到单个核苷酸的差异,并且他已经在来自一个浸润性乳腺癌肿瘤的一组4个细胞中发现单个细胞通常包含数十个罕见突变,这些突变采用大型肿瘤测序方法通常无法检测到。

“我希望这些新工具能够用于改善诊断和治疗,”Navin说。

Navin指出:“它们可能会非常强有力地检测到驻留在机体内数月或数年的残余癌细胞,并指导适当的佐剂或化疗过程。”

单一的想法

同时冷泉港实验室的Baslan和其他研究人员在分别来自化疗前后12种乳腺癌肿瘤的100个细胞中进行了拷贝数变异筛查。研究人员在会议上报告称在第一个肿瘤中他们发现一些人在接受治疗后肿瘤获得了遗传物质,而其他的肿瘤显示出染色体重排的迹象。尽管利用大型测序也可能开展这样的分析,“然而这种类型的评估却历来在癌症研究中被忽视,”Baslan说。

Baslan和他的同事们开始研究拷贝数变异是因为这种方法相比于完整测序需要较少的原材料,首先单细胞并没有很多的DNA。在今年3月。来自中国深圳华大基因组学中心的科学家们报告了一种方法可以将DNA扩增300万倍,由此生成了足够的原材料来解码整个基因组蛋白质编码部分至单个癌细胞的单核苷酸水平(Cell头条:癌症单细胞测序,Cell 148, 873–885, 2012)。

上个月麻省剑桥博德研究所的新单细胞基因组学中心宣布成立,它获得了来自微流体技术公司Fluidigm Corporation的设备和人员支持,这将使得未来的单细胞测序项目变得更为容易。根据Fluidigm的总裁和首席执行官Gajus Worthington所说,新的中心将开始聚焦于癌症干细胞和循环肿瘤细胞。“我们希望研究这些细胞将会促成一种新的活检类型从一开始即可确定一种肿瘤是否会扩散或产生耐药性,”Worthington说。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

Sequencing cells one at a time offers singular insight into cancer

At last count, the international research community had sequenced close to 4,000 individual cancer samples, with plans in the works to study at least 21,000 more tumor genomes by the end of 2014. These genomic data sets, which span some 50 different cancer types covering nearly every organ in the body, have opened the door to a number of new targeted treatment options by identifying major genetic changes that distinguish cancer cells from normal cells. To date, however, almost all cancer genomes have come from bulk tumor samples containing many different cells, and this cellular lumping can mask some of the fine-grained complexity of the disease that underpins much of drug resistance and susceptibility.

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