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单细胞测序技术应用于癌症无创诊断

作者:美术论文
出处:www.lunrr.com
时间:2019-12-25

作者:白帆等人资料来源:PNAS发布日期:2013年

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单细胞测序技术应用于癌症的无创诊断

2013年12月10日着名学术期刊美国《国家科学院院刊》(美国国家科学院院刊)在线发表了谢晓亮研究组与北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心白帆合作的研究成果。 在一篇题为“复制拷贝数变化模式”的研究论文中。研究人员首次报道了癌症患者外周血循环肿瘤细胞全基因组和外显子组的单细胞基因测序结果。该研究对揭示肿瘤转移的分子机制具有重要意义,也为非侵袭性肿瘤诊断提供了新的技术手段。

肿瘤转移是癌症患者死亡的主要原因。 早在1896年,澳大利亚医生阿什沃斯就首次观察到癌症患者血液样本中循环肿瘤细胞(CTC)的存在。 在肿瘤转移过程中,癌细胞从原发性肿瘤中脱落并进入血液或淋巴循环系统。一些具有高转移潜能的肿瘤细胞在循环系统中存活,成为循环肿瘤细胞,并进一步发展为远处器官转移肿瘤。 循环肿瘤细胞是肿瘤远处转移的必要步骤,因此检测外周血中的肿瘤细胞表明肿瘤转移的可能性。

近年来,癌症患者血液中四氯化碳的计数已逐渐用于评价癌症治疗的疗效。 CTCs的基因组分析将有助于我们更好地了解肿瘤转移的生物学机制。同时,CTCs基因组分析作为一种无创检测方法,也可以为疗效评价、预后判断和个体化治疗提供及时可靠的依据 然而,很难对循环肿瘤细胞的基因组进行测序,因为患者外周血中循环肿瘤细胞的数量极其稀少。

在这项研究中,研究人员利用哈佛大学谢晓亮集团新发明的多重退火和环化循环扩增技术(MALBAC),成功实现了癌症患者外周血单循环肿瘤细胞的全基因组扩增和深度测序。 MALBAC技术具有基因组扩增均匀、覆盖率高等诸多优点,使研究者能够在单细胞水平上准确检测全基因组基因拷贝数变异(CNVs)和单核苷酸变异(SNVs)

研究人员关注肺癌患者外周血循环肿瘤细胞的分子特征 在来自许多肺腺癌患者和小细胞肺癌患者的循环肿瘤细胞中,已经成功检测到与癌症发生和发展密切相关的原癌基因和肿瘤抑制基因的重要单核苷酸变异和插入/缺失 单细胞水平CTCs基因突变的检测避免了反复穿刺活检对患者造成的伤害和痛苦,能够及时提供个体化治疗所需的重要信息,如在癌症转移过程中引起表型转化的重要突变和在癌症治疗过程中引起耐药性的重要突变。

在研究过程中,研究人员意外发现,来自同一患者的不同CTC显示出全基因组高度一致的拷贝数变化模式,这与同一患者转移性肿瘤组织的拷贝数变化模式一致。 这种现象已经在肺腺癌和小细胞肺癌患者中得到证实。 此外,不同肺腺癌患者的全基因组拷贝数变化模式具有高度相似性。 肿瘤的异质性一直被认为是恶性肿瘤的一个重要特征。 首次在CTC中观察到高度一致的拷贝数变异模式将改变对肿瘤异质性的传统理解,揭示特定拷贝数变异在肿瘤形成和转移中起着重要作用。

进一步的研究发现,小细胞肺癌患者的拷贝数变异模式与肺腺癌患者的拷贝数变异模式存在显着差异,显示了癌症种类之间的一定特异性 这种特异性可能与肿瘤发生和转移的微环境有关。 这一发现为基于CTC拷贝数变异的癌症患者未来分类提供了理论基础。

谢晓亮教授,白帆副研究员,北京大学生物动态光学成像中心主任,癌症医院王杰教授,论文合着者 倪晓辉博士和研究生苏哲、高燕是本文的共同主要作者。 该项研究得到了北京大学985临床医院合作专项基金、“千年青年计划”科研启动基金和国家杰出青年基金的资助。 (来源:科学网)

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