肺癌恶性胸腔积液中稀有肿瘤细胞的鉴定与单细胞测序分析

肿瘤细胞的异质性是指肿瘤细胞在基因组或表型水平上具有不同特征。在外界环境压力或人为杀伤因素刺激下,肿瘤细胞具有不同的响应方式,从而导致它们在细胞增殖、侵袭转移及耐药能力等方面产生差别,尤其是一部分具有转移能力的肿瘤细胞能脱离原位组织并在远处器官形成转移灶。因此,肿瘤细胞的异质性为其发生转移和耐药提供了可能。传统的肿瘤异质性研究主要基于不同位置原位组织样本中的群体细胞,缺乏单细胞层面的解析,尤其是对具有转移能力的肿瘤细胞的异质性研究。本研究建立了基于肺癌恶性胸腔积液中转移性肿瘤细胞的单细胞研究路线,首先利用代谢标志物鉴定恶性胸腔积液中高代谢活性的肿瘤细胞,其次通过单细胞Sanger测序揭示这些肿瘤细胞具有一致的驱动基因突变特征,然后利用高通量测序技术对肿瘤细胞染色体拷贝数变异进行分析,从而揭示同一患者具有转移能力的肿瘤细胞即使具有相同的驱动基因突变特征,但在基因组层面上仍具有异质性,可进一步细分为若干子群。本研究结果对于更深入地理解肿瘤转移机制具有重要意义。     

单细胞基因组测序技术新进展及其在生物医学中的应用

随着单细胞基因组测序技术的建立与发展,对细胞基因组特征的分析进入了单细胞水平。单细胞的基因组分辨率不但使研究人员能够在单细胞尺度上分析肿瘤细胞的异质性,也使得传统上难以检测的稀有细胞的基因组研究成为可能。这些稀有细胞往往具有重要的生物学意义或临床价值,如癌症患者血液中循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell,CTC)的基因组检测或三代试管婴儿植入前胚胎细胞的遗传缺陷诊断与筛查(preimplantation genetic diagnosis/screening, PGD/PGS)。本文总结了近年来发展的各种单细胞基因组扩增技术及其优缺点,并介绍了单细胞基因组测序技术在肿瘤生物学和临床检测中的应用,以期为单细胞基因组测序技术在临床检测中应用开发提供参考。     

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。     

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。     

单细胞测序技术在口腔鳞状细胞癌研究中的应用

单细胞测序技术是在单细胞水平上对目标细胞遗传信息进行测序。该技术已应用于众多医学领域,在研究肿瘤细胞的异质性、肿瘤的发生、发展及耐药性等方面具有独特的优势。口腔鳞状细胞癌是高侵袭性头颈部癌之一,其局部复发风险高,存活率低于一般头颈癌组,以手术治疗为主,放射和化学治疗为辅。然而,多数口腔鳞状细胞癌患者预后不佳,存在局部复发和高转移。本文总结了单细胞测序技术的发展及其在口腔鳞状细胞癌研究中的应用,旨在为口腔鳞状细胞癌的精准诊治提供新的见解。     

单细胞全基因组扩增技术与应用

同一组织中的细胞往往具有类似的结构和功能,然而通过对单个细胞进行测序分析后,发现每个细胞都具有一定异质性.单细胞全基因组扩增技术是进行单细胞测序的前提,该技术可用于揭示单细胞基因组结构差异,同时在肿瘤研究、发育生物学、微生物学等研究中发挥重要作用,并成为生命科学研究技术的热点之一.单细胞全基因组扩增技术的难点在于单细胞的分离和全基因组的扩增.本文介绍了单细胞全基因组扩增技术中常用的单细胞分离技术和单细胞全基因组扩增技术,并对各技术间的优缺点进行比较,同时着重讨论该技术在肿瘤研究、发育生物学和微生物学研究中的应用.     

肺癌循环肿瘤细胞的单细胞EGFR基因突变检测

循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells,CTCs）是从肿瘤原发病灶脱落并侵入外周血循环的肿瘤细胞。由于CTCs存在较大的异质性,其与癌症发展转移密切相关,但目前尚缺乏有效的CTCs单细胞异质性检测方法。鉴于此,本文发展了在单细胞层面对CTCs进行基因突变的检测方法并用于单个肺癌CTC的EGFR（Epidermal growth factor receptor）基因突变检测。首先用集成式微流控系统完成血液中稀有CTCs的捕获,接着将CTCs释放入含有多个微孔的微阵列芯片中,得到含有单个CTC的微孔,通过显微操作将单个CTC转入PCR管内完成单细胞基因组的放大,并进行单细胞的EGFR基因突变检测。以非小细胞肺癌细胞系A549、NCI-H1650和NCI-H1975为样本,通过芯片与毛细管修饰、引物扩增条件（复性温度、循环次数）的优化,结果显示在复性温度59℃、30个循环次数的条件下,引物扩增效果最优。利用该方法成功地对非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer, NSCLC）患者的血液样本进行了测试。从患者2 mL血液中获取5个CTCs,分别对其EGFR基因的第18、19、20、21外显子进行测序,发现该患者CTCs均为EGFR野生型。研究结果证明此检测方法可以灵敏地用于单个CTC基因突变的检测,在临床研究上具有重要的指导意义。     

单个肿瘤细胞测序研究进展

肿瘤是机体在各种致癌因素作用下,遗传物质受损导致特定细胞失去对正常生长调控,引起其克隆性异常增生而形成的恶性赘生物。随着单细胞分离技术及单细胞测序技术日益成熟,单个肿瘤细胞全基因组测序已成为肿瘤研究的一个崭新的领域。该文就对单个肿瘤细胞的获取及单个肿瘤细胞测序研究进展进行综述。     

单细胞测序技术及其在传染病研究领域中的应用

单细胞测序技术是在单个细胞水平上对基因组或者转录组进行测序,从而分析相同表型细胞的遗传异质性,或获得难以培养微生物的遗传信息。单细胞测序技术的应用已经深刻地改变了我们对一系列生物学现象的理解,包括基因转录、胚胎发育、癌变。对单细胞测序技术的方法和应用进行了概述,并对其在传染病研究中的应用进行了详细介绍。     

基于物理过滤与原位杂交技术的骨肉瘤循环肿瘤细胞检测及临床意义

目的:探寻一种有效地从骨肉瘤患者外周血中富集并鉴定循环肿瘤细胞的方法。方法:利用基于物理过滤与原位杂交结合的技术对骨肉瘤患者外周血循环肿瘤细胞分离并鉴定。采用直径8μm纳米滤膜截留外周血中体积较大的白细胞及肿瘤细胞,利用多重RNA原位杂交技术检测CD45、EpCAM、CK8、CK18、CK19、vimentin及twist基因表达,并根据结果对滤膜截留下的细胞进行鉴定并分型。结果:本研究所使用的基于物理过滤与原位杂交技术的循环肿瘤细胞检测方法可以高效地从骨肉瘤患者外周血中富集骨肉瘤循环肿瘤细胞,该方法富集细胞的效率超过90%。15例健康志愿者中1例志愿者检测结果阳性。20例纳入研究的骨肉瘤患者中19例患者外周血中检测出CTC,CTC计数范围为0-20。肿瘤转移患者外周血CTC计数为11.33±5.88,肿瘤未转移患者外周血CTC计数为4.36±2.98,差异具有统计学意义(P=0.0022)。肿瘤转移患者外周血间质型CTC比例高于肿瘤未转移患者(P=0.0031)。结论:利用基于物理过滤与原位杂交结合的技术可以有效地检测骨肉瘤患者外周血循环肿瘤细胞。CTC检测结果可以作为辅助判断肿瘤转移情况的辅助指标。     

结直肠癌原发与配对转移肿瘤遗传异质性研究进展

结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是我国常见的致死性肿瘤类型之一。根据体细胞突变谱预测抗EGFR单抗治疗疗效已成为转移性结直肠癌(metastatic colorectal cancer, mCRC)治疗的标准步骤。由于临床上转移样本难以获得,只能采用原发肿瘤替代进行检测。原发和配对转移肿瘤间的遗传异质性会导致原发灶取样无法代表转移灶突变谱。目前CRC原发和配对转移肿瘤间遗传异质性程度仍存在争议。本文就CRC原发和配对转移基因组谱的对比研究进行了综述,并讨论了原发与配对转移肿瘤遗传异质性形成的原因及应对策略。     

单细胞测序技术在干细胞领域的研究进展

细胞异质性是生物体内普遍存在的一种特性,这种特性容易受外界因素的影响,甚至是单一类型的细胞在生长环境发生改变时,其基因表达也可能出现变化并产生差异。干细胞是一类具有无限自我更新和分化潜能的特殊类型的细胞,在胚胎组织发育和成体组织的动态平衡中发挥了重要作用。单细胞测序为分析包括干细胞在内的细胞异质性提供了强有力的工具,这种技术可通过更加准确的方式剖析细胞异质性。该文综述了近年来发展起来的单细胞测序技术,包括单细胞分离、基因组扩增和测序分析,并讨论了它们在干细胞(包括多能干细胞、肿瘤干细胞和组织特异性干细胞)研究中的应用。     

基于单细胞靶向测序探究基因碱基突变的方法

分析基因碱基突变是探究肿瘤细胞克隆演化的研究方法之一。目前,常取组织不同区域的群体细胞测序,基于群体水平的基因碱基突变频率等信息绘制出肿瘤的克隆演化过程。但是,该方法易遗失低频突变,并且组织群体细胞类型不单一,不能代表特定细胞群体的克隆演化过程。本研究以前列腺基底细胞癌(prostate basal cell carcinoma, BCC)为例,建立了一种探究肿瘤单细胞的基因碱基突变方法,实现了基于单细胞基因碱基突变分析肿瘤细胞的克隆演化过程。首先通过HepG2细胞优化了单细胞全基因组扩增方法,其次用Fluidigm公司的微流控芯片捕获BCC单细胞进行全基因组扩增,然后通过外显子组测序获得SCUBE3和MST1L基因碱基突变信息。通过单细胞靶向扩增和Sanger测序,成功在BCC单细胞中检测到SCUBE3和MST1L基因碱基突变信息。本研究建立的方法为肿瘤细胞的克隆演化研究提供了一种可靠的技术方案。     

循环肿瘤细胞在女性实体器官肿瘤中的研究进展

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)指的是从实体的肿瘤或转移的病灶进入外周血液循环的恶性肿瘤细胞。自发现以来,随着其检验技术日趋成熟,循环肿瘤细胞(CTCs)日渐成为肿瘤学炙手可热的研究对象。因为它将通过外周血的检验来实现监测肿瘤的发生、发展、转移、复发等情况,相对于肿瘤实体活检,"液体活检"不仅让患者易于接受,更有利于医务工作者监测病情变化。本文综述了循环肿瘤细胞(CTCs)的检测方法并综述了循环肿瘤细胞在女性实体肿瘤--乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌中的研究进展。其中着重介绍了其在早期乳腺癌及复发转移性乳腺癌中的重大意义以及在评价治疗效果中的分子学特征。实践表明,循环肿瘤细胞(CTCs)与HE-4、CA125的联合应用在评估卵巢癌化疗敏感性中也具有重要的临床意义。     

肿瘤遗传异质性

尽管大多数自发性肿瘤源于单细胞, 但人们逐渐认识到个体肿瘤的内部存在异质性, 这种差异涉及分化程度、细胞增殖率、侵袭和转移能力及治疗反应等众多方面。分子生物学研究也证实肿瘤演进过程中不断产生新的突变, 为肿瘤内部存在异质性增加了更有力的佐证。文章综述了关于肿瘤遗传异质性研究的主要进展。鉴于遗传异质性分析可为揭示肿瘤细胞的产生、扩散、转移的时间段提供重要信息, 文章以瘤内异质性为主线, 列举了遗传异质性存在的实验依据; 阐述了遗传多样性在人类个体肿瘤发展进化史中的研究价值; 介绍了遗传异质性产生的两种模式, 包括肿瘤干细胞模型和克隆进化模型; 总结了遗传异质性在肿瘤转移、治疗中的重要临床意义。文章最后展示了常用的遗传异质性的研究方法, 包括特定基因的分析方法和基于基因组水平的方法, 并对各自的优缺点进行了分析。     

单细胞测序技术在肝脏疾病的应用与展望

新兴的单细胞测序技术能够从单细胞水平揭示基因组、转录组和表观遗传学等分子水平发生的基因变异与表观修饰状态,也可用于鉴定新的细胞类型和表面标记物。这将帮助人们探明疾病发生时细胞基因、转录或表观修饰方面的变化,了解细胞之间的联系,以及深入理解肿瘤异质性。目前,单细胞测序技术已用于多种疾病的研究,其在肝脏疾病,包括肝硬化、肝癌中已有相关成果。于此,综述了单细胞测序技术在肝脏发育及肝病中的应用,讨论了肝脏疾病发生的内在机制以及该技术仍存在的问题,提出可能的解决方案,如发展三维单细胞测序技术将更能帮助人们深刻理解肝脏疾病发生机制。     

微流控芯片在分选富集循环肿瘤细胞中的应用

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)是指从原发肿瘤部位脱落,进入外周血循环的肿瘤细胞,对其准确检测有利于早期癌症转移的诊断与治疗。然而,血液中CTCs的量极少,检测前要先对其进行分选富集。在众多的分选富集方法中,微流控芯片技术成本低、通量高、样品需求量小,可达到特异、灵敏、高捕获率的效果。该文综述了近年来使用微流控芯片分选富集CTCs的方法,同时,分析了各种方法的优缺点,并对未来的发展趋势进行了探讨。     

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...     

Nature:药物治疗可造成肿瘤适应性进化

<正>近日,来自美国的科学家在著名国际期刊nature发表了一项最新研究成果,他们通过对进行了PI(3)Kα抑制剂BYL719治疗的肿瘤转移病人进行基因测序,发现PTEN在基因组中的变化会导致肿瘤细胞出现对BYL719的抵抗作用。这项研究为临床应用PI(3)Kα抑制剂治疗肿瘤提供了重要参考价值。大范围深度的肿瘤基因组测序已经发现肿瘤异质性特点,并为不同肿瘤细胞克隆的转移进化特性提供了重要见解。但在另一个层面上,肿瘤进化可能受到治疗方法的选择压力,类似于在感染性疾病方面发生的情况。研究人员对一名携带PIK3CA基因突变并发生肿瘤转移的乳腺癌病