单细胞测序技术在肝癌研究中的应用

传统的细胞遗传信息研究方法是对大量混合细胞进行高通量测序,得到一群细胞基因表达的平均值,忽视了细胞间存在的异质性。肝癌作为一种人类常见的恶性致命肿瘤,其内部肿瘤细胞存在高度异质性,群体水平分析无法精确揭示其恶性细胞克隆结构和免疫微环境的细胞种类、状态和亚群分布,因此迫切需要进行单细胞水平的分析,这将有助于深入了解肝癌发病机制,进行精准肝癌分型指导临床治疗。同时发现,新型治疗靶点及有效生物标记物,为肝癌患者今后进行精准诊疗提供参考。本文综述了单细胞基因组和转录物组测序技术在肝癌免疫微环境、肝癌细胞异质性、肝癌细胞演化与诊疗和肝癌转移机制及生物标志物研究中的应用。本文还总结了在肝癌研究中,单细胞多组学测序技术在发现新肿瘤亚群、精确识别肿瘤细胞间的异质性和了解肿瘤微环境构成等方面的优势。     

单细胞测序技术及应用进展

同一组织中的细胞往往被认为是具有相同状态的功能单位,传统的检测手段分析的是细胞群体的总体平均反应。然而通过对单个细胞的DNA或RNA进行测序,表明组织系统层面的功能是由异质性细胞构成的。单细胞测序以单个细胞为单位,通过全基因组或转录组扩增,进行高通量测序,能够揭示单个细胞的基因结构和基因表达状态,反映细胞间的异质性,在肿瘤、发育生物学、微生物学、神经科学等领域发挥重要作用,正成为生命科学研究的焦点。单细胞测序的难点是单个细胞的分离、单细胞基因组和转录组的扩增。本文主要介绍和分析了单细胞测序技术中常用的单细胞分离技术、单细胞基因组扩增技术和转录组扩增技术及其优缺点,并对当前已经取得成果的应用领域进行了阐述,为单细胞测序技术的研究与应用提供参考。     

LCM联合快速免疫组化技术——一种获取肿瘤原位血管内皮细胞的可行途径

目的肿瘤血管内皮细胞对肿瘤发生发展极为重要,是目前肿瘤研究的热点。本研究为从肿瘤组织原位获取高纯度血管内皮细胞进行基因表达研究摸索可行方法。方法获取淋巴瘤组织标本后,置于锌固定液中固定,并通过进行激光捕获显微切割(lasercapture microdissection,LCM)前操作模拟LCM环境,确定锌固定法对RNA完整性的保护作用。将组织标本制作冰冻切片,采用快速免疫组化染色方法标记血管内皮细胞,利用LCM技术获取肿瘤组织原位血管内皮细胞,并用RT-PCR方法对所获细胞进行纯度检测。结果无论是固定后直接提取组织RNA,还是经模拟LCM环境再提取RNA,均显示锌固定法对RNA完整性提供了良好保护。快速免疫组化可以明确标记血管内皮细胞,后者能够被LCM准确捕获,并经RT-PCR验证为高纯度的血管内皮细胞。结论快速免疫组化联合LCM技术可以从肿瘤组织原位获取高纯度血管内皮细胞,并保证RNA的完整性,可能为肿瘤血管内皮细胞基因表达研究奠定基础。     

基于质谱技术的细胞代谢组学研究进展

细胞代谢组学作为一个新兴领域,能解决基本的生物学问题,还能观察细胞内的代谢情况。细胞代谢物浓度可以近似地反映一个组织、器官或细胞的表型。随着代谢组学的发展,以质谱分析为基础的代谢组学技术研究细胞的代谢物,其灵敏度高、分辨率好,能进行多组分的检测,并能获取分子的结构信息,这有利于细胞生物学的研究。该文结合目前代谢组学的技术,对细胞代谢物研究的意义及基于质谱技术的细胞代谢组学的应用进行了综述。     

单细胞转录组测序在药物成瘾研究中的应用

药物成瘾是复杂的中枢神经系统疾病，相关基础与临床研究均证实药物成瘾的神经机制及神经环路在成瘾行为形成的不同阶段逐渐发生改变。利用全基因组关联研究、全基因组测序、全外显子测序或高通量转录组测序等技术的组学研究对包括药物成瘾在内的精神疾病遗传的脆弱性进行了深入研究。上述单核苷酸多态性检测技术或测序技术主要预测疾病的遗传风险位点。然而，许多中枢神经系统疾病的发生与环境因素密切相关，而且在疾病发展的不同阶段，相关基因的表达存在脑区特异性的细胞异质性信息。因此，传统研究对发病机制的解释存在一定的局限性。单细胞转录组测序技术是针对单个细胞进行转录水平的测定，规避了传统测序对细胞群体平均转录水平检测的缺点，可以定量描述细胞异质性。近年来，单细胞转录测序技术在神经精神科学研究中的应用逐渐受到关注，本文总结了该技术在神经科学研究中的重要应用，并以药物成瘾为例，重点阐述说明其在中枢神经系统疾病中的应用价值。     

单细胞转录组测序在肿瘤异质性研究及临床中的应用

随着现代生物医学的发展,基因测序技术已经在肿瘤学研究的多个领域得到广泛应用,但对肿瘤整体进行测序往往会掩盖细胞之间的异质性。为了探索单个肿瘤细胞的行为特性,肿瘤细胞异质性已成为从事肿瘤方面研究的科研和临床专家目前共同关注的焦点。单细胞转录组测序能从单个细胞的水平揭示同一肿瘤内不同细胞之间的变异程度与相互联系。随着单细胞分离、二代测序技术的发展,单细胞转录组测序日趋成熟。未来在临床中,单细胞转录组测序技术将会在肿瘤的早期诊断、监测、临床预后以及个体化用药等方面得到越来越广泛的应用。     

2023年肿瘤精准医学发展态势

肿瘤的高度复杂性和异质性使其治疗面临巨大挑战,而精准医学的发展为其带来新机遇,成为肿瘤医学的重要发展模式。经过几年的发展,肿瘤精准医学不断推进,相关成果持续涌现。该文在系统梳理2023年全球肿瘤精准医学的发展布局与举措,总结领域发展现状与发展趋势的基础上,展望了肿瘤精准医学领域的未来发展方向。当前,全球已建设多个肿瘤相关的大型人群队列,为肿瘤精准医学的实现提供了重要资源基础。随着精准医学理念的深入和生命组学技术的革新,基因检测、液体活检、伴随诊断等精准诊断技术以及靶向药物、免疫治疗、RNA疗法等先进治疗手段逐渐成熟,不仅推动了对肿瘤发生发展机制的深入解析,使得肿瘤精准分型取得快速突破,并逐渐用于指导临床实践;而且推动了新技术、新应用、新产品的快速突破,从而助推肿瘤精准医学的实现。     

时空转录组研究进展

时空异质性是造成不同组织功能差异的关键因素,在细胞命运调控过程中发挥重要作用。时空转录组(stRNA-seq)是一项将定量转录组与高分辨率组织成像相结合的新兴组学技术。它将表达数据锚定到目标器官或组织的物理图上,并以无偏见的生物信息学方式对组织切片和细胞层进行分子表征,反映特定细胞内基因的时空异质性表达丰度。受益于高通量测序技术的快速发展,时空转录组为探究各类细胞基因表达的时空异质性提供了新的实验思路和方法。该文介绍了时空转录组的原理和发展进程,以及不同时空转录组的技术特点和优劣,总结了时空转录组在动物、植物和微生物中的应用,可为今后系统开展时空转录组研究提供理论参考。     

单细胞多组学技术新进展及其在发育生物学研究中的应用

单细胞多组学技术基于单细胞测序技术和高通量组学方法发展而来,能在单细胞分辨率下同时整合转录组、基因组、表观遗传组、蛋白质组或空间状态等两种或多种组学信息.相比单细胞单组学技术,单细胞多组学技术能多层次、多角度地描绘细胞间的异质性,挖掘各层组学之间的直接和潜在联系,从而更加全面和系统地描绘细胞的状态和命运,在生命科学和医...     

综合多组学数据的肝细胞癌分层策略及进展

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）是最常见和致命的肝脏恶性肿瘤。这种疾病的治疗一直受到其异质性的阻碍,极大限制了其个性化治疗的进展。因此,将高度异质的HCC分成具有相似特征的分子亚类对其临床治疗有着重要意义。随着高通量技术的不断发展,多种组学数据的关联研究可以加深了解HCC发生背后的生物学机制,也为HCC分层研究打开了新的思路。本文对当前HCC多组学分层策略及其相关研究进行了综述,并总结了当前HCC亚型的多组学特征。     

Application of laser-capture microdissection to analysis of gene expression in the testis

The isolation and molecular analysis of highly purified cell populations from complex, heterogeneous tissues has been a challenge for many years. Spermatogenesis in the testis is a particularly difficult process to study given the unique multiple cellular associations within the seminiferous epithelium, making the isolation of specific cell types difficult. Laser-capture microdissection (LCM) is a recently developed technique that enables the isolation of individual cell populations from complex tissues. This technology has enhanced our ability to directly examine gene expression in enriched testicular cell populations by routine methods of gene expression analysis, such as real-time RT-PCR, differential display, and gene microarrays. The application of LCM has however introduced methodological hurdles that have not been encountered with more conventional molecular analyses of whole tissue. In particular, tissue handling (i.e. fixation, storage, and staining), consumables (e.g. slide choice), staining reagents (conventional H&E vs. fluorescence), extraction methods, and downstream applications have all required re-optimisation to facilitate differential gene expression analysis using the small amounts of material obtained using LCM. This review will discuss three critical issues that are essential for successful procurement of cells from testicular tissue sections; tissue morphology, capture success, and maintenance of molecular integrity. The importance of these issues will be discussed with specific reference to the two most commonly used LCM systems; the Arcturus PixCell IIe and PALM systems. The rat testis will be used as a model, and emphasis will be placed on issues of tissue handling, processing, and staining methods, including the application of fluorescence techniques to assist in the identification of cells of interest for the purposes of mRNA expression analysis.     

Laser Capture Microdissection in the Tissue Biorepository

An important need of many cancer research projects is the availability of high-quality, appropriately selected tissue. Tissue biorepositories are organized to collect, process, store, and distribute samples of tumor and normal tissue for further use in fundamental and translational cancer research. This, in turn, provides investigators with an invaluable resource of appropriately examined and characterized tissue specimens and linked patient information. Human tissues, in particular, tumor tissues, are complex structures composed of heterogeneous mixtures of morphologically and functionally distinct cell types. It is essential to analyze specific cell types to identify and define accurately the biologically important processes in pathologic lesions. Laser capture microdissection (LCM) is state-of-the-art technology that provides the scientific community with a rapid and reliable method to isolate a homogeneous population of cells from heterogeneous tissue specimens, thus providing investigators with the ability to analyze DNA, RNA, and protein accurately from pure populations of cells. This is particularly well-suited for tumor cell isolation, which can be captured from complex tissue samples. The combination of LCM and a tissue biorepository offers a comprehensive means by which researchers can use valuable human biospecimens and cutting-edge technology to facilitate basic, translational, and clinical research. This review provides an overview of LCM technology with an emphasis on the applications of LCM in the setting of a tissue biorepository, based on the author''s extensive experience in LCM procedures acquired at Fox Chase Cancer Center and Hollings Cancer Center.     

肿瘤的细胞免疫治疗研究进展

随着抗原递呈机制与细胞对特异性抗原识别机制的揭示、众多重要的人细胞因子及其功能的发现、分子克隆与细胞克隆技术的发展,细胞免疫治疗日益受到重视,并成为肿瘤等疾病临床治疗新思路、新方法的研究热点,肿瘤的细胞免疫治疗技术也在近20年内得到了广泛深入的研究和临床实践。在此,我们简要综述近年来肿瘤的细胞免疫治疗研究进展。     

环氧合酶-2在胃癌中的研究进展

我国胃癌发病人数居全球首位,其发生机制及安全有效的治疗是研究重点。大量研究结果表明,环氧化酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)过度表达促进肿瘤细胞增殖和抑制细胞凋亡,并与胃癌的发生发展、淋巴转移、分化程度、病理分期及预后密切相关。随着COX-2与胃癌关系的研究的深入,COX-2已逐渐成为胃癌治疗的新的靶点。近年来,针对细胞受体、信号传导、细胞周期和血管生成等靶点的抗肿瘤治疗已成为肿瘤治疗研究的新方向。因此,以COX-2为特异靶点的治疗策略有望为胃癌治疗提供新的思路。     

多组学分析在昆虫滞育中的应用

组学技术将生物的相关问题分别展现在基因、蛋白质和代谢物等不同层次水平上,已成为解读生命过程的重要工具。本文分别从转录组学、蛋白质组学、代谢组学以及组学间的联合应用等方面概括总结了组学技术在昆虫滞育研究中的应用情况,阐述了以转录组学、蛋白质组学和代谢组学为代表的多组学技术在昆虫滞育调控分子机制中取得的重要成果,并针对当前研究现状,对昆虫滞育中组学技术应用的前景和局限性进行了总结和展望,以期为昆虫滞育调控分子机制的研究提供参考依据。     

核酸适配体在肿瘤免疫治疗中的应用

核酸适配体是指通过指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)技术得到的一种可以高特异性、高亲和性识别靶标物质的单链DNA或RNA,可以作为靶向性治疗的分子探针。指数富集的配体系统进化技术即SELEX技术是在体外合成一个随机序列的文库,通过4个步骤孵育、分离、回收、扩增即可获得相对应的核酸适配体。通过几十年的发展,如今SELEX技术已成为一种重要的研究手段。核酸适配体具有稳定性强、分子量小、易进行化学合成和修饰、能特异性结合包括从小分子到细胞等靶标,识别范围广等优点,被广泛应用在肿瘤领域。免疫治疗与传统的肿瘤治疗方式不同,它是增强机体自身免疫系统来达到清除体内肿瘤细胞的一种方式,已被临床证明是治疗多种癌症的有效方法,例如针对免疫检查点CTLA4和PD-L1/PD-1的抗体,临床试验取得了成功,这为肿瘤的治疗带来了新的思路方法。目前,相关的免疫治疗药物已经上市应用于临床治疗,但是通过免疫治疗获益的肿瘤患者相对较少且会产生严重的副作用。核酸适配体与免疫相结合,为肿瘤的治疗提供了...     

核酸适配体在三阴性乳腺癌诊疗中的研究进展*

乳腺癌是女性高发恶性肿瘤,三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer, TNBC)恶性程度极高,且发病机制复杂,是乳腺癌分型中预后最差的类型,但目前其早期筛查和诊断的敏感度仍处在较低水平。因此,亟须通过应用具有高度特异性的肿瘤标志物分子探针,实现其早期诊断和治疗。核酸适配体是在人工合成的随机单链核酸序列文库中,通过指数富集的配体系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)筛选获得的寡核苷酸序列。高效的分子识别能力使其成为最具潜力的生物靶向分子,在肿瘤诊断及治疗中具有广阔的应用前景。目前,通过筛选已获得了多种靶向TNBC细胞的核酸适配体。重点综述基于SELEX及其衍生技术筛选TNBC相关核酸适配体的新进展,以及核酸适配体在TNBC诊断和治疗中的应用,为相关研究提供参考。     

Laser-capture microdissection,a tool for the global analysis of gene expression in specific plant cell types: identification of genes expressed differentially in epidermal cells or vascular tissues of maize

Laser-capture microdissection (LCM) allows for the one-step procurement of large homogeneous populations of cells from tissue sections. In mammals, LCM has been used to conduct cDNA microarray and proteomics studies on specific cell types. However, LCM has not been applied to plant cells, most likely because plant cell walls make it difficult to separate target cells from surrounding cells and because ice crystals can form in the air spaces between cells when preparing frozen sections. By fixing tissues, using a cryoprotectant before freezing, and using an adhesive-coated slide system, it was possible to capture large numbers (>10,000) of epidermal cells and vascular tissues (vascular bundles and bundle sheath cells) from ethanol:acetic acid-fixed coleoptiles of maize. RNA extracted from these cells was amplified with T7 RNA polymerase and used to hybridize a microarray containing approximately 8800 maize cDNAs. Approximately 250 of these were expressed preferentially in epidermal cells or vascular tissues. These results demonstrate that the combination of LCM and microarrays makes it feasible to conduct high-resolution global gene expression analyses of plants. This approach has the potential to enhance our understanding of diverse plant cell type-specific biological processes.     

CHO细胞表达糖蛋白的研究进展*

中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO)表达系统因具有较高密度培养、高表达和相对完整的蛋白质糖基化修饰系统等特点,成为生产糖蛋白广泛应用的宿主表达细胞之一。目前已产生不同的CHO细胞系和各种功能细胞株以满足对糖蛋白的大量生产和其他实验需求。近年来,随着基因工程、蛋白质工程、细胞工程和发酵调控等技术的发展应用,由CHO细胞生产糖蛋白的产量和糖基化修饰程度取得了突破。然而,随着生物制品市场对于糖蛋白的需求增加,如何获得大量、均质的糖蛋白也成为急需解决的问题。综述了不同工程CHO表达系统的研究、应用、糖基化修饰系统,以及影响外源糖蛋白在CHO系统表达和糖基化修饰的理化因素,结合文献总结并预测了未来CHO细胞表达系统研究的四个具有重大意义的研究方向,以期在未来可以改善由CHO细胞表达糖蛋白的产量和质量。     

The advantage of laser‐capture microdissection over whole tissue analysis in proteomic profiling studies

Laser‐capture microdissection (LCM) offers a reliable cell population enrichment tool and has been successfully coupled to MS analysis. Despite this, most proteomic studies employ whole tissue lysate (WTL) analysis in the discovery of disease biomarkers and in profiling analyses. Furthermore, the influence of tissue heterogeneity in WTL analysis, nor its impact in biomarker discovery studies have been completely elucidated. In order to address this, we compared previously obtained high resolution MS data from a cohort of 38 breast cancer tissues, of which both LCM enriched tumor epithelial cells and WTL samples were analyzed. Label‐free quantification (LFQ) analysis through MaxQuant software showed a significantly higher number of identified and quantified proteins in LCM enriched samples (3404) compared to WTLs (2837). Furthermore, WTL samples displayed a higher amount of missing data compared to LCM both at peptide and protein levels (p‐value < 0.001). 2D analysis on co‐expressed proteins revealed discrepant expression of immune system and lipid metabolisms related proteins between LCM and WTL samples. We hereby show that LCM better dissected the biology of breast tumor epithelial cells, possibly due to lower interference from surrounding tissues and highly abundant proteins. All data have been deposited in the ProteomeXchange with the dataset identifier PXD002381 ( http://proteomecentral.proteomexchange.org/dataset/PXD002381 ).