了解单细胞测序第4课：单细胞在肿瘤中的应用

恶性肿瘤是一种世界范围内危害极广的疾病。随着抗肿瘤药物的不断发现以及化疗、放疗、免疫治疗等方案的优化，恶性肿瘤的治愈率随之升高。然而，肿瘤细胞耐药性仍然是抗肿瘤药物治疗的一大障碍。这就使得恶性肿瘤的异质性使研究更加困难。肿瘤异质性普遍存在细胞间,其通过与肿瘤微环境相互作用,促使肿瘤分化形成不同细胞亚型并发生转移扩散。因此,了解肿瘤细胞的异质性对于肿瘤的诊断、明确肿瘤性质以及针对性治疗均有重要影响。

近些年，传统测序技术通过对肿瘤细胞进行批量测序得到群体细胞的相关信息,反映的是细胞群的总体特征,不能特异性地了解肿瘤细胞的异质性。而单细胞测序技术通过单个细胞检测肿瘤细胞的异质性、鉴定稀有细胞、划分细胞亚群、追踪细胞谱系、定位突变基因、发现新的肿瘤生物标记物等。所以利用单细胞测序技术在单个细胞水平上进行全基因组、转录组以及表观遗传学测序,从而为肿瘤异质群体的细胞亚群分类提供依据,进而有效揭示肿瘤细胞内有关遗传、转录和表观遗传水平复杂性改变的过程，就具有重要作用。

肿瘤的异质性

肿瘤异质性，包括遗传异质性、表观遗传异质性、表型和功能异质性，在肿瘤进展中起着至关重要的作用。研究肿瘤异质性的起源一直是研究的重点。例如，已经提出癌症干细胞、克隆进化和细胞可塑性的理论来解释异质性的起源。此前，高通量测序技术已被用于在癌症研究领域进行分子亚型分类、监测治疗反应、确定新的治疗靶点和探索肿瘤异质性。

单细胞测序技术介绍：

单细胞测序（single cell sequencing，SCS）技术，是指在单个细胞水平上对其携带的遗传信息进行测序，旨在分子层面获得某种细胞类型的基因序列、转录本、蛋白质及表观遗传学表达谱信息并进行整合分析，目前广泛应用于新物种鉴定、病原筛查、病原进化、发育生物学、神经科学、肿瘤异质性研究以及循环肿瘤细胞等。

单细胞技术在肿瘤中的研究进展

单细胞技术在剖析细胞组成及其分子特征方面显示出巨大优势，为揭示单个细胞的混合状态提供了机会。例如，通过单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 在人类癌症中发现了多种癌细胞的混合状态，例如混合 EMT 细胞和癌症/免疫细胞。此外，单细胞技术在识别稀有细胞群方面具有强大的能力。最后，单细胞技术可以区分肿瘤细胞和非肿瘤细胞成分，还可以推断这些细胞成分内部或之间的相互作用。因此，与批量测序技术相比，单细胞技术提供了更精细的肿瘤组织分子特征。癌细胞可塑性是指一些癌细胞在不同细胞状态之间动态迁移，从而导致肿瘤异质性增加并促进肿瘤进展。所以通过单细胞技术剖析癌细胞可塑性和肿瘤异质性的最新进展成了广大科研者的热点研究方向。

另外，单细胞测序技术广泛应用于肿瘤研究中:如依托单细胞测序数据可以量化变异拷贝数从而揭示基因组多样性揭示肿瘤细胞的分子表型,构建肿瘤进化图谱,绘制肿瘤系统发育树等,从而推断出不同类型肿瘤细胞的进化过程;可识别潜在的驱动基因,发现罕见的亚克隆群体,为制定分子靶向治疗方案,预防化疗耐药和肿瘤复发具有重要意义。单细胞测序技术推动基因组学研究,为研究肿瘤进化结构提供高分辨率视图,使得在单细胞水平研究肿瘤发展的分子机制成为可能。

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