Nature介绍癌症研究新方法（一）

　　

生物通报道：来自冷泉港实验室，德州大学MD安德森癌症研究中心等处的研究人员提出了一种分析研究癌变肿瘤的新方法，并且研究人员还发现肿瘤可能并不是逐步演变的，而是间断性发生的，这对于肿瘤发生，转移研究具有重要的意义，也有助于临床肿瘤诊断。这一研究成果公布在Nature在线版上。

领导这一研究的是冷泉港实验室著名遗传学专家Michael Wigler教授，他曾揭示过自闭症的遗传机理，人类基因组的大范围变异，以及乳腺癌分子机理等重要的疾病机理。

这种由冷泉港实验室开发的分析方法就是单细胞测序技术（single cell sequencing，SNS），这种方法能准确定量一个单细胞核中基因拷贝数目。癌细胞中，基因组部分被删除，或者扩增，从而引起关键基因的缺失，或者表达过量，干扰正常细胞生长，因此利用这种方法就能分析基因拷贝数目，从而诊断癌症。

Wigler教授认为，“这项研究证明我们能通过对癌变肿瘤中的一个单细胞进行测序，获得精确的高通量拷贝数”，“检查同一癌症的多个细胞，我们就能了解这种癌症是如何发生与扩散的”。

癌症异质性的重要性

要想在分子水平上通过肿瘤生长特性来区分肿瘤的种类是一件非常困难的事情，这只能在临床上分析实际患者才能得知。而基础研究认为癌症是高度异质化的，这也就是说某种类型的癌症，比如说乳腺癌，或者肺癌，结肠癌，都是分属于许多不同的癌症亚类，研究人员已经发现了许多癌症类型的独特标记。

在这篇最新文章中，研究人员首先准备了两个预知类型的癌症样品，这两个样品都属于一种原发性侵入乳腺癌：所谓的三阴乳腺癌（triple-negative）类型——这种类型的乳腺癌最具侵袭性。其中一个样品通过之前的分析，确定为多基因组型（polygenomic）：由不同肿瘤细胞类型组成，其拷贝数目，基因组类型，以及变化过程通过传统方法是无法进行检测的；另外一个样品是单基因组型（monogenomic）：由单个遗传类型细胞组成，不同于前一个样品，这个样品已经转移到了肝脏，这些样品都进行了进一步分析。

研究人员通过SNS分析方法——全基因组扩增，以及新一代测序方法，发现事实上，这三种不同类型的肿瘤细胞亚群都是存在的，每个亚群都由高度相似的拷贝数目的细胞组成，研究人员认为这很可能代表了肿瘤的三种不同克隆表达。（生物通：王蕾）

（未完，请留意明日报道）

原文摘要：

Tumour evolution inferred by single-cell sequencing

Genomic analysis provides insights into the role of copy number variation in disease, but most methods are not designed to resolve mixed populations of cells. In tumours, where genetic heterogeneity is common1, 2, 3, very important information may be lost that would be useful for reconstructing evolutionary history. Here we show that with flow-sorted nuclei, whole genome amplification and next generation sequencing we can accurately quantify genomic copy number within an individual nucleus. We apply single-nucleus sequencing to investigate tumour population structure and evolution in two human breast cancer cases. Analysis of 100 single cells from a polygenomic tumour revealed three distinct clonal subpopulations that probably represent sequential clonal expansions. Additional analysis of 100 single cells from a monogenomic primary tumour and its liver metastasis indicated that a single clonal expansion formed the primary tumour and seeded the metastasis. In both primary tumours, we also identified an unexpectedly abundant subpopulation of genetically diverse ‘pseudodiploid’ cells that do not travel to the metastatic site. In contrast to gradual models of tumour progression, our data indicate that tumours grow by punctuated clonal expansions with few persistent intermediates.