CTC与单细胞测序完美碰撞,从科研到临床都搞定
http://www.genome.cn · 2017/09/29
随着科技的发展,通过抽取少量血液分析肿瘤信息的“液态活检”已经逐渐具有赶超和替代传统活检的趋势。目前主要的液态活检标志物为CTC和ctDNA。CTC即循环肿瘤细胞,指从肿瘤中脱落并进入外周血液循环的肿瘤细胞,它们就像种子,在血液里游荡,找寻适合自己生存的土壤,一旦它们找到了适宜的生存环境,就会发生进一步的散播和转移。

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随着科技的发展,通过抽取少量血液分析肿瘤信息的“液态活检”已经逐渐具有赶超和替代传统活检的趋势。目前主要的液态活检标志物为CTC和ctDNA。CTC即循环肿瘤细胞,指从肿瘤中脱落并进入外周血液循环的肿瘤细胞,它们就像种子,在血液里游荡,找寻适合自己生存的土壤,一旦它们找到了适宜的生存环境,就会发生进一步的散播和转移。

人类血液含有大量的血红细胞和白细胞,而癌症病人的一毫升血液仅能分离几个到几十个循环肿瘤细胞。目前可采用物理或者生物的方法对循环肿瘤细胞进行分离。

图1 循环肿瘤细胞分离方法

在癌症病人中由于循环肿瘤细胞占比少,且从单个细胞中分离的遗传物质有限,因此,我们可借助单细胞测序技术,对分离到的循环肿瘤细胞DNA进行扩增,再进行基因测序研究,实现对CTC的精准研究。

那么,单细胞测序技术结合循环肿瘤细胞的癌症研究思路是怎样的?下面小编就以一篇今年发表在Genome Research上的文章进行介绍。

文章选取4个癌种(结直肠癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌)的23个病人,获取CTC和原发肿瘤细胞,扩增后进行全基因组测序。通过分析获得的数据揭示肿瘤转移过程中的突变,鉴定原发肿瘤细胞到CTC的SNV、CNV,探究肿瘤转移机制。

图2 单细胞测序结合CTC研究肿瘤转移机制思路图

研究发现循环肿瘤细胞的拷贝数变异模式(CNV)与转移组织非常类似,通过比较,研究还发现一部分原始肿瘤细胞已具有了与CTC相似的CNV模式,暗示其已经具备了转移能力。

图3 CNV模式比较分析

此外,通过对CNV进行进一步分析,发现在循环肿瘤细胞以及转移组织中,存在明显的PTEN拷贝数缺失及MYC拷贝数增加,由此锁定了这两个与肿瘤转移相关的基因。

图4 CNV分析

进一步的研究发现,不同癌种间CTC的CNV模式不同,比如胃癌和乳腺癌病人的具有完全不同的CTC CNV模式,而不同癌种间CTC的CNV模式一致性也不同,如胃癌不同病人的CTC中CNV模式一致性较高,乳腺癌不同病人的CTC CNV模式差异较大,暗示可通过这一手段进行乳腺癌精确分型。

由此我们可以看出,单细胞基因组测序结合循环肿瘤细胞的研究具有非常重要的意义,可真正实现科研指导临床。

目前,安诺基因拥有最全面的单细胞基因组测序技术,除了常规的单细胞全基因组测序技术外,更开发了单细胞外显子测序以及scWG screening技术。现阶段,单细胞全基因组测序实测数据覆盖度可达90%左右,单细胞外显子组测序覆盖度高达95%左右。此外,安诺特有的scWG screening技术,是在单细胞水平采取高质量的全基因组扩增与测序相结合的一项新技术,解决了单个细胞在少量数据量下进行细胞内CNV检测的问题。单细胞screening利用低深度人重测序,可以完成核型及CNV的全景扫描,获得与上文所提文章中类似的CNV模式分析结果,是一种性价比非常高的技术。

表1 安诺基因单细胞基因组测序技术展示

图5 安诺基因scWG screening技术结果展示

随着单细胞测序技术的进步及循环肿瘤细胞的精确分选,我们不仅可以深入进行相关肿瘤转移机制的研究,更能极大地提升癌症早期预防和无创诊断的水平,造福广大的癌症患者,实现肿瘤的精准治疗。服务科研,为临床提供科学依据,安诺,一直在努力!

参考文献:

[1]Alix-Panabieres C and Pantel K. Challenges in circulating tumour cell research [J]. Nat Rev Cancer , 2014, 14: 623-631.

[2]Gao Y, Ni X, Guo H, et al. Single-cell sequencing deciphers a convergent evolution of copy number alterations from primary to circulating tumor cells [J]. Genome Res, 2017, 27: 1312-1322.

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