Nature发布单细胞DNA测序新技术：癌细胞能在肿瘤生长过程中继续积累遗传变化

新的测序方法可以更快，更深入地研究染色体进化，可能具有临床和研究意义

　　

德州大学安德森分校癌症中心的研究人员克服了单细胞DNA（scDNA）测序的技术挑战，开发了一种以单分子分辨率进行scDNA测序的新方法。这项技术首次揭示了三阴性乳腺癌在染色体不稳定的最初爆发后会经历连续的基因拷贝数变化。

这一发现发表在Nature杂志上，为测序数百种癌细胞提供了一种准确而有效的新方法，同时也为癌症发展提供了新的见解。这些见解可以解释为什么治疗并不总是有效的，以及为什么研究人员不能在实验室中产生同质的细胞培养物。

生物信息学与计算生物学副教授Nicholas Navin博士说：“这代表了我们在单细胞DNA测序中重大进步，新方法显著提高了通量，准确性和易用性。” “我们现在能够以以前不可能的方式解决肿瘤细胞群体内拷贝数的微小差异问题了。”

这项新技术被称为“Acoustic Cell Tagmentation（声学细胞标记，ACT，生物通注）”，研究人员首先通过荧光激活的细胞分选从数千个细胞中分离出单个细胞核。然后通过三步化学过程将每个细胞中的DNA切割成精确的片段，添加通用接头并结合条形码，进行新一代测序。

化学过程是通过声学液体传输技术执行的，该技术使用声波快速有效地传输微量液体。 Navin解释说，早期的scDNA测序方法从开始到结束需要三天的时间，而新的方法可以在三小时内完成。

通过这种改进的方法，研究人员可以对有限数量细胞中的DNA进行测序，从而试图回答有关癌症进化的常设问题。研究小组先前发现，三阴性乳腺癌会经历“间断性癌症演化”( punctuated cancer evolution)，在染色体不稳定的初始爆发中获得拷贝数变化，但是并不知道癌细胞在此事件之后是否继续积累变化。

为此研究人员对来自八种三阴性乳腺癌和四种细胞系的16,178个单细胞进行了拷贝数分析。“我们发现这些细胞中的间断性进化伴随着短暂的不稳定。在最初的事件之后，会有一段时间，拷贝数的变化会以高速率累积，最终会降低到基本速率。”

这一新见解可以解释为什么治疗并不总是有效的——小部分癌细胞可能已经获得了能够传达对特定疗法耐药性的突变。展望未来，研究人员希望确定肿瘤发生的遗传变化数量是否可预测临床结果。

由于研究人员证实三阴性乳腺癌细胞系在实验室中培养时也继续积累变化，因此这一发现也对临床前研究产生了影响。重要的是，常用的实验室细胞培养程序无法生成均质的肿瘤细胞群，因为它们可以使基因组快速重新多样化。

该研究小组正在继续研究其他癌症类型，以此为基础，希望能了解这种癌症演变模型是否可以广泛应用于多种癌症。

（生物通：万纹）

原文标题：

Breast tumours maintain a reservoir of subclonal diversity during expansion