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Cell:开发出空间单细胞测序技术,有助揭示早期乳腺癌产生浸润性之谜

来源:本站原创 2018-01-12 12:38

2018年1月12日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国德州大学MD安德森癌症中心的研究人员报道一种新的遗传模型可能解释着一种常见的被称作导管原位癌(ductal carcinoma in situ, DCIS)的早期乳腺癌如何进展到更为浸润性的乳腺癌。相关研究结果于2018年1月4日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Multiclonal Invasion in Breast Tumors Identified by Topographic Single Cell Sequencing”。
图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.12.007。

这项研究对如何导致DCI进展到浸润性导管癌(invasive ductal carcinoma, IDC)提供新的见解,并且对为何一些这样的癌症未被检测到提供了更清楚的理解。这一发现的取得多亏于这些研究人员开发出一种新的被称作空间单细胞测序(topographic single cell sequencing, TSCS)的分析方法。

论文共同通信作者、德州大学MD安德森癌症中心遗传学副教授Nicholas Navin博士说,“尽管DCIS是早期乳腺癌中最为常见的形式,且经常可通过乳腺X线拍照检测到,但是这种癌症的10%到30%会进展到IDC。鉴于组织分析存在着若干技术挑战,DCIS如何确切地产生浸润性在基因组上仍未得到很好的理解。”

问题在于这种肿瘤本身:肿瘤内异质性(intratumor heterogeneity),即肿瘤中的细胞经常具有各自独特的遗传特征。它们独特的细胞构成使得治疗变得更加困难,而且乳管(breast milk duct)中存在的肿瘤细胞比较少,这就使得这些肿瘤细胞很难被发现到。

Navin团队发现在癌细胞克隆能够“冲破”一层很薄的被称作基底膜的组织进行扩散之前,它们的基因组进化就已在这些乳管中发生。他们发现多个癌细胞克隆从乳管中共同迁移到相邻区域中,从而形成浸润性肿瘤

之前的单细胞DNA测序方法已成为理解肿瘤内异质性的强有力工具,但是它们缺乏关于单个肿瘤细胞在组织内精确定位的信息。细胞空间数据对了解肿瘤细胞是来自DCIS还是来自IDC是至关重要的。TSCS更准确地测量和描述单个肿瘤细胞的具体特征。

Navin说,“由于TSCS提供关于细胞位置的空间信息,因此相比于之前的方法仅能够使用悬浮细胞而丢失了所有的空间信息,它代表了一项重要的里程碑。”他说,“我们猜测进浸润性肿瘤细胞与乳管中的一个或多个细胞具有直接的基因组谱系。我们的数据揭示出DCIS和IDC之间存在直接的基因组谱系,并进一步证实在产生浸润性之前,大多数突变和DNA拷贝数异常都在乳管中进化出来。”

为了获得这些发现,Navin团队使用外显子组测序并将TSCS应用于来自10名患者(DCIS患者和IDC患者)的1293个细胞中。

Navin说,“TSCS和其他类似的单细胞测序方法有巨大的潜力为研究早期癌症开辟新的道路。我们希望这种类型的研究将会揭示出一些恶性前癌症(pre-malignant cancer)不会进展为浸润性肿瘤而其他的恶性前癌症会进展为浸润性肿瘤的秘密。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Anna K. Casasent, Aislyn Schalck, Ruli Gao et al. Multiclonal Invasion in Breast Tumors Identified by Topographic Single Cell Sequencing. Cell, Published online: January 4, 2018, doi:10.1016/j.cell.2017.12.007

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