Science:单细胞测序揭示前列腺癌耐药机制
锐博生物 · 2015/09/28
来自哈佛医学院的研究者通过简单的液体活检,获取CTC细胞(循环肿瘤细胞)进行单细胞RNA测序分析,揭示了前列腺癌的耐药机制,相关研究于9月18日发表于Science。

  去势疗法(ADT)是前列腺 癌的常见治疗手段,但是癌症复发后AR(androgen receptor,雄激素受体)抑制剂的疗效因人而异。来自哈佛医学院的研究者通过简单的液体活检,获取CTC细胞(循环肿瘤细胞)进行单细胞RNA测序 分析,揭示了前列腺癌的耐药机制,相关研究于9月18日发表于Science。

  研究者使用微流控芯片CTC-iChip富集技术从前列腺癌男性的血样本中单独分离CTC细胞进行单细胞RNA测序分析,寻找病人内和病人间的异质性,及它们与初期肿瘤样本的不同之处。


去除全血样本中的血细胞,分离CTC的微流控系统(CTC-iChip)示意图。系统的三个微流控元件分别是:1.流体力学分选,富集有核细胞;2. 惯性聚焦,全部有核细胞排成一列,便于高效分选;3. 磁电泳去除免疫磁珠标记的白细胞


阳性选择:EpCAM和CDH11细胞表面染色,阴性选择:白细胞标志物CD45染色筛出白细胞。接下来进行单独的微操作。WBC:白细胞;BF:明场

   研究者从22位前列腺癌病人中分离的221个单独的前列腺CTC,其中133个(60%)的RNA量满足扩增和NGS需要。研究者对CTC单细胞、初期 肿瘤样本和前列腺癌细胞株样本进行了单细胞RNA测序。与前列腺癌细胞株的单细胞的转录组相比,来自病人的CTC单细胞的转录组有更高的细胞间异质性,但 是根据不同的病人来源,有更强的聚合现象,表明不同病人的多样性丰富。



77个CTC单细胞、12个初期肿瘤样本和来自四种前列腺癌细胞株的30个单细胞进行单细胞RNA测序,数据进行无监督层级聚类分析,结果以热图展示

  研究者使用PID(Pathway Interaction Database)确认了在前列腺CTC上调的21条通路,大部分为生长因子、细胞黏附和激素信号相关。AR 通路是前列腺癌的一线治疗靶点,AR 和其mRNA剪接异构体的特异突变与获得性抗性有关。但本研究的结果显示,已知与改变信号相关的AR 点突变在CRPC(去势抵抗性前列腺癌)病人中并不常见,病人间的肿瘤存在异质性,以至于CTC细胞个体具有不同的或多种的mRNA剪接变化。研究者进行回顾性分析,寻找对enzalutamide(AR 抑 制剂,FDA批准的CRPC药物)的耐药机制。对PID分析的潜在通路进行GSEA(Gene set enrichment analysis),与没有接受enzalutamide的转移性前列腺癌相比,接受过enzalutamide治疗处于放射影像进展期或PSA进展期的 前列腺CTC中显著富集了非经典Wnt信号。此外,低GR(glucocorticoid receptor,糖皮质激素受体)表达水平的CTC在enzalutamide进展病人中也富集了非经典Wnt信号,但高GR水平的CTC中并没有。这 两个AR非依赖性耐药通路可能在不同的癌细胞中起主要作用。RNA原位杂交证明部分前列腺癌细胞表达非经典Wnt受体。  

  此研究通过对前列腺癌CTC进行单细胞RNA测序,发现了的耐药机制与非经典Wnt信号相关,有望提高临床治疗的功效。  

   在本项研究中,当前最为热门的微流控和单细胞转录组测序技术起到了关键的作用。为了帮助提升国内生物医学的研究水平和研究层次,锐博生物开发掌握多项单 细胞分离及超微量核酸扩增等关键技术,全面提供单细胞基因组和转录组测序服务,与您一道推进单细胞测序技术在发育生物学、基础医学、临床诊断和药物研发等 领域的应用。

原文:MiyamotoDT, Zheng Y, Wittner BS, et al.RNA-Seq of single prostate CTCs implicates noncanonicalWnt signaling in antiandrogen resistance.Science 349, 1351-1356(2015).

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