01月06 單細(xì)胞測序揭示微轉(zhuǎn)移乳腺癌細(xì)胞的起源
前沿進(jìn)展 | 單細(xì)胞測序揭示微轉(zhuǎn)移乳腺癌細(xì)胞的起源
微轉(zhuǎn)移是指存在于淋巴結(jié)、骨髓和血循環(huán)中，但常規(guī)臨床病理學(xué)和影像學(xué)方法不能檢出的非血液系統(tǒng)惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移，一般定義為以單個細(xì)胞或微小細(xì)胞團(tuán)形式存在的隱匿性轉(zhuǎn)移。骨髓中的微轉(zhuǎn)移細(xì)胞被稱為彌散性腫瘤細(xì)胞，對乳腺癌患者具有獨(dú)立的預(yù)后價(jià)值。
挪威奧斯陸大學(xué)醫(yī)院Bj?rn Naume帶領(lǐng)的國際研究小組使用單細(xì)胞測序分析了從乳腺癌患者骨髓中分離的、疑似存在微轉(zhuǎn)移（micro-metastases）的細(xì)胞。他們對來自6名乳腺癌患者骨髓中的63個單細(xì)胞進(jìn)行基因組測序，將這些細(xì)胞中的拷貝數(shù)異常與來自患者原發(fā)性腫瘤的細(xì)胞進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)一小部分細(xì)胞是彌散性腫瘤細(xì)胞（disseminated tumor cell，DTC），這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《Genome Biology》上。通過重建這些細(xì)胞的系統(tǒng)發(fā)生（phylogeny）過程，進(jìn)一步分析了這些細(xì)胞是如何產(chǎn)生的。
文章共同第一作者，來自倫敦弗朗西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute）的Jonas Demeulemeester表示，“彌散性腫瘤細(xì)胞在重新活化并產(chǎn)生新的腫瘤或轉(zhuǎn)移之前，可以潛伏多年不被發(fā)現(xiàn)，而且通常對治療具有抗性?！?/p>
單細(xì)胞全基因組測序發(fā)現(xiàn)彌散性腫瘤細(xì)胞
基于免疫細(xì)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細(xì)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(xì)胞，還從其中一名患者中收集了同步腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移樣本。根據(jù)它們的形態(tài)特征，這些細(xì)胞被分成腫瘤細(xì)胞、疑似造血細(xì)胞、造血細(xì)胞，以及不確定的細(xì)胞群。
所有63個細(xì)胞的基因組經(jīng)過擴(kuò)增后，進(jìn)行全基因組測序，測序覆蓋深度為1.7X。其中11個細(xì)胞中檢測到的拷貝數(shù)變異模式，與患者原發(fā)性腫瘤或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的模式相似，這說明它們是真正的彌散性腫瘤細(xì)胞。研究人員指出，根據(jù)細(xì)胞形態(tài)特征也能判斷這11個細(xì)胞中大部分是腫瘤細(xì)胞。這些彌散性腫瘤細(xì)胞來自3名患者，她們后來都出現(xiàn)了腫瘤遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移。
Demeulemeester說，“這些之前被認(rèn)為是癌癥細(xì)胞的細(xì)胞中，只有一部分是真的來自原發(fā)性腫瘤。因此，進(jìn)一步細(xì)化指標(biāo)意味著更準(zhǔn)確的預(yù)后和更加定制化的治療，可避免過度治療或者治療不足。”
外顯子組測序分析彌散性腫瘤細(xì)胞是如何產(chǎn)生的
但是這些細(xì)胞的擴(kuò)散方式仍然未知，關(guān)于細(xì)胞的擴(kuò)散方式有兩種理論：一種認(rèn)為DTC很早就脫離腫瘤的起源位點(diǎn)并獨(dú)立進(jìn)化，另一種則認(rèn)為這些細(xì)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(xì)胞的可能擴(kuò)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(xì)胞和一名患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進(jìn)行外顯子組測序，平均測序深度約35X。他們在7個腫瘤外顯子組中發(fā)現(xiàn)了239個體細(xì)胞替換突變，其中103個是非同義突變。利用這些突變作為指導(dǎo)，研究人員重建了3名患者腫瘤的系統(tǒng)發(fā)生過程。
在其中一名患者中，研究人員發(fā)現(xiàn)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)，來自該患者的DTC雖然沒有亞克隆增益或者任何DTC特異性拷貝數(shù)變異，但具有所有克隆拷貝數(shù)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(jié)轉(zhuǎn)移患者的DTC中，他們發(fā)現(xiàn)了更復(fù)雜的進(jìn)展模式。該患者的DTC起源于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的多個亞克隆。此外，診斷后3年獲得的DTC具有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中發(fā)現(xiàn)的所有克隆變異，甚至更多。這說明它們起源于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的亞克隆，在治療中得以存活并繼續(xù)進(jìn)化。研究人員表示，這些結(jié)果支持乳腺癌細(xì)胞在較晚時(shí)候向骨髓擴(kuò)散的理論。
作者們寫道，“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(jié)果說明，在這些轉(zhuǎn)移性克隆出現(xiàn)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(xiàn)：Tracing the origin of disseminated tumor cells in breast cancer using single-cell sequencing. DOI:10.1186/s13059-016-1109-7
文章轉(zhuǎn)自測序中國