01月06 單細胞測序揭示微轉移乳腺癌細胞的起源
前沿進(jìn)展 | 單細胞測序揭示微轉移乳腺癌細胞的起源
微轉移是指存在于淋巴結、骨髓和血循環(huán)中，但常規臨床病理學(xué)和影像學(xué)方法不能檢出的非血液系統惡性腫瘤的轉移，一般定義為以單個(gè)細胞或微小細胞團形式存在的隱匿性轉移。骨髓中的微轉移細胞被稱(chēng)為彌散性腫瘤細胞，對乳腺癌患者具有獨立的預后價(jià)值。
挪威奧斯陸大學(xué)醫院Bj?rn Naume帶領(lǐng)的國際研究小組使用單細胞測序分析了從乳腺癌患者骨髓中分離的、疑似存在微轉移（micro-metastases）的細胞。他們對來(lái)自6名乳腺癌患者骨髓中的63個(gè)單細胞進(jìn)行基因組測序，將這些細胞中的拷貝數異常與來(lái)自患者原發(fā)性腫瘤的細胞進(jìn)行比較，發(fā)現一小部分細胞是彌散性腫瘤細胞（disseminated tumor cell，DTC），這項研究結果發(fā)表在《Genome Biology》上。通過(guò)重建這些細胞的系統發(fā)生（phylogeny）過(guò)程，進(jìn)一步分析了這些細胞是如何產(chǎn)生的。
文章共同第一作者，來(lái)自倫敦弗朗西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute）的Jonas Demeulemeester表示，“彌散性腫瘤細胞在重新活化并產(chǎn)生新的腫瘤或轉移之前，可以潛伏多年不被發(fā)現，而且通常對治療具有抗性?！?/p>
單細胞全基因組測序發(fā)現彌散性腫瘤細胞
基于免疫細胞化學(xué)染色，研究者們從6名乳腺癌患者的7份骨髓抽吸物中分離出單個(gè)細胞，其中6份抽吸物樣本是在診斷時(shí)收集，1份是在診斷后3年獲取。同時(shí)，研究人員從抽吸物中收集了7份對照細胞，還從其中一名患者中收集了同步腋窩淋巴結轉移樣本。根據它們的形態(tài)特征，這些細胞被分成腫瘤細胞、疑似造血細胞、造血細胞，以及不確定的細胞群。
所有63個(gè)細胞的基因組經(jīng)過(guò)擴增后，進(jìn)行全基因組測序，測序覆蓋深度為1.7X。其中11個(gè)細胞中檢測到的拷貝數變異模式，與患者原發(fā)性腫瘤或淋巴結轉移中的模式相似，這說(shuō)明它們是真正的彌散性腫瘤細胞。研究人員指出，根據細胞形態(tài)特征也能判斷這11個(gè)細胞中大部分是腫瘤細胞。這些彌散性腫瘤細胞來(lái)自3名患者，她們后來(lái)都出現了腫瘤遠端轉移。
Demeulemeester說(shuō)，“這些之前被認為是癌癥細胞的細胞中，只有一部分是真的來(lái)自原發(fā)性腫瘤。因此，進(jìn)一步細化指標意味著(zhù)更準確的預后和更加定制化的治療，可避免過(guò)度治療或者治療不足?！?/p>
外顯子組測序分析彌散性腫瘤細胞是如何產(chǎn)生的
但是這些細胞的擴散方式仍然未知，關(guān)于細胞的擴散方式有兩種理論：一種認為DTC很早就脫離腫瘤的起源位點(diǎn)并獨立進(jìn)化，另一種則認為這些細胞是比較晚的時(shí)候從亞克隆上脫離，因此具有與原發(fā)性腫瘤大致相似的基因組。
為了重建彌散性腫瘤細胞的可能擴散途徑，研究人員對患者的原發(fā)性腫瘤、相匹配的正常血細胞和一名患者的淋巴結轉移進(jìn)行外顯子組測序，平均測序深度約35X。他們在7個(gè)腫瘤外顯子組中發(fā)現了239個(gè)體細胞替換突變，其中103個(gè)是非同義突變。利用這些突變作為指導，研究人員重建了3名患者腫瘤的系統發(fā)生過(guò)程。
在其中一名患者中，研究人員發(fā)現原發(fā)性腫瘤具有1q和17q DNA克隆增益（DNA gains），以及4號染色體丟失和一些片段缺失。該患者的腫瘤亞克隆還具有1q臂增益。同時(shí)，來(lái)自該患者的DTC雖然沒(méi)有亞克隆增益或者任何DTC特異性拷貝數變異，但具有所有克隆拷貝數變異（copy number aberrations，CNA）。在第二名患者中，DTC具有原發(fā)性腫瘤的所有克隆CNA以及亞克隆增益。
在第三名淋巴結轉移患者的DTC中，他們發(fā)現了更復雜的進(jìn)展模式。該患者的DTC起源于淋巴結轉移的多個(gè)亞克隆。此外，診斷后3年獲得的DTC具有淋巴結轉移中發(fā)現的所有克隆變異，甚至更多。這說(shuō)明它們起源于淋巴結轉移的亞克隆，在治療中得以存活并繼續進(jìn)化。研究人員表示，這些結果支持乳腺癌細胞在較晚時(shí)候向骨髓擴散的理論。
作者們寫(xiě)道，“雖然我們的樣本量較小，還需要進(jìn)一步深入研究，但是這些結果說(shuō)明，在這些轉移性克隆出現之前若能進(jìn)行早期檢測，可以改善診斷和治療?！?/p>
參考文獻：Tracing the origin of disseminated tumor cells in breast cancer using single-cell sequencing. DOI:10.1186/s13059-016-1109-7
文章轉自測序中國