雖然我們體內的許多細胞可以積累致癌突變，但這些事件中的大多數不會導致腫瘤形成，因為這些異常細胞被防御機制消除。相反，當突變發(fā)生在對其特異性敏感的特定細胞類型中時，腫瘤就會出現。鑒定此類癌細胞起源對于正確靶向癌癥至關重要。
例如，視網膜母細胞瘤(RB)腫瘤抑制基因中的突變通常阻斷異常細胞生長和分裂，產生視網膜母細胞瘤，一種眼腫瘤。視網膜母細胞瘤起源于稱為視錐細胞的特化視網膜細胞，其收集光。為什么這種癌癥始終始于錐細胞尚不清楚。但是，如果科學家能夠更清楚，更準確地了解視錐細胞中視錐細胞中RB突變的下游效應，那么它們可以識別出能夠以類似激光的方式預防或治療視網膜母細胞瘤的獨特治療靶點。
但研究基因突變對特定細胞類型的影響說起來容易做起來難。收集僅由一種細胞類型組成的純樣品幾乎是不可能的。相反，科學家經常不得不使用從整個組織制備的大量樣本。
“這僅提供了單個細胞中基因表達的一種平均圖像，因為它匯集了數千個細胞，無論樣品被純化多少，其中一些細胞可能是不需要的。使用這些樣本檢查RB突變效應的結果并不能準確反映RB突變如何影響特定細胞類型的基因表達，“伊利諾伊大學芝加哥分校生物化學和分子遺傳學教授Maxim Frolov說。醫(yī)學院。
一種名為單細胞RNA測序的革命性新技術使研究人員能夠研究單個細胞中的基因表達，消除細胞樣本污染和平均化的問題。Frolov的實驗室改進了一項名為Drop-seq的技術，該技術允許研究人員對單個細胞進行分離和遺傳測序。Drop-seq可以同時測序數千個單個細胞。
Frolov和他的研究生Majd Ariss組裝了Drop-seq儀器，用于分離果蠅的發(fā)育過程中的細胞，實驗室將其用作模型系統。然后他們能夠研究由RB基因突變引起的眼基因表達變化，與RB基因正常拷貝的細胞中的基因表達相比。他們的結果發(fā)表在Nature Communications上。
“由于這是第一次在果蠅眼睛的細胞中進行單細胞RNA測序，我們必須創(chuàng)建一個全面的圖譜或細胞圖譜，準確描述正常眼睛中每種細胞類型的基因表達。然后，我們依靠這個圖譜來確定RB突變如何影響眼睛中每種細胞類型的基因表達，“Frolov解釋說。
他們對具有RB突變的眼細胞的分析揭示了一個獨特但很小的細胞群，其中突變改變了基因表達并改變了細胞代謝。代謝變化使細胞對細胞凋亡或自身誘導的細胞死亡敏感。RB基因突變的細胞傾向于經歷細胞凋亡是眾所周知的現象，并且最終通過癌癥發(fā)展期間的額外突變來克服，其特征在于失控的細胞生長和分裂 - 與細胞凋亡相反。 。
“我們在RB突變細胞中觀察到的代謝變化使得它們在可能被治療方法利用的方式中變得脆弱，然后其他突變進入同一細胞，使它們對細胞死亡具有抗性，”Frolov說。“由于這些影響僅限于如此小的一組細胞，因此在分析整個RB突變體眼組織時，它們之前都被遺漏了。”
rop-seq平臺讓Ariss建造了三個多月。他煞費苦心地按照40頁手冊中的說明生成了他的第一個單細胞RNA測序數據集。
單細胞測序是一項真正的革命性技術，有望揭示癌癥的起源，以及為什么某些癌癥起源于某些細胞類型而非其他細胞類型。只有現在才能開始研究為什么以及如何進行調查。在過去的一年半中，我們進行了一百多次實驗，并從果蠅器官，小鼠腫瘤和人類細胞系中產生了超過十萬個細胞的轉錄組，“Frolov說。
來源 - 伊利諾伊大學芝加哥分校
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