大家好 欢迎收看本期视频和接下来的几分钟
我将试着解释新技术是如何给癌症研究带来革命的
正如我们所知
这项技术被称为单细胞获得测序 它具有克服我们目前在现代癌症研究中面临的许多问题的潜力
现在
癌症研究的关键目标之一是确定肿瘤的确切组成 以了解其生物学并发现其弱点
这对于找到针对这种特定肿瘤的靶向治疗甚至治愈方法至关重要
癌症作为一种克隆性疾病被研究了几十年
也就是说 我们认为肿瘤是由一群具有相同特征的相同细胞组成的
我们现在知道大多数癌症并不是由一组相同的细胞组成
而是许多不同的亚群体
基本上
具有不同特性的细胞群
我们还知道 这些种群在新陈代谢等特性上有很大的不同
运动性增殖
侵袭性转移的潜力
所谓刺激
非常重要的是
抵抗治疗
这种现象被称为肿瘤异质性
它在癌症中越来越被重视
研究和治疗
但实际上很难解读肿瘤内人群的差异
这是由于我们通常处理分析肿瘤样本的方式
所以在传统癌症中
研究中
肿瘤作为一个整体进行分析
这基本上意味着你取出整个肿瘤 然后把它放进去现在你有一个像DNA这样的分子池
可以分析肿瘤的RNA和蛋白质
然后你可以将肿瘤与健康组织进行比较 看看恶性细胞和正常细胞之间的区别
但就是这样 所以你可能会看到肿瘤和健康组织有完全不同的地方
但你不知道肿瘤中的每个细胞是否都具有恶性特性 而这是在肿瘤中发现的少数细胞所具有的
做的
所以我们并没有看到肿瘤是如何组成的
我们可以看到我们分析的所有细胞的平均值
而且
你可以想象
这种普通的肿瘤并不能很准确地描述现实情况
事实上
它隐藏了所有人群的差异 并表明肿瘤只产生于一个人群
细胞群结合了实际细胞群的所有特征但实际上并不存在的细胞群
让我举个例子来说明这是什么意思
所以我们知道癌症需要获得一定的能力来促进肿瘤的生长和发展
这些能力也被称为癌症的特征
当我们从整体来看肿瘤时
在我们看来 有一个克隆群体积累了所有这些特征
但是要让肿瘤中的每个细胞积累所有这些能力是非常困难和耗时的
自然评论癌症 最近发表的一篇文章指出 与其让一个克隆种群积累癌症的所有特征
更有可能形成一些具有独特特征的种群
这可能意味着
例如
一种人能够分泌有助于形成肿瘤新血管的因子
而另一种种群可以产生蛋白质使肿瘤侵入周围环境
这种现象称为克隆协同
肿瘤内的亚群正在一起工作 彼此受益
仅当礼物
每个人群的特点不足以促进肿瘤的广泛恶性生长
只有两种人群的结合才能促进肿瘤的生长和进展
这是
当然非常有趣 从根本上影响了我们看待癌症的方式
但是在肿瘤内确定亚群的问题仍然存在
所以我们需要找到一种方法来观察肿瘤中的单个细胞并找出这些细胞的特性
但你怎么确定他的手机身份呢
有多种方法可以将标识归为单元格
一种非常简单的方法是在显微镜下观察不同的细胞并确定它们的样子
这就相当于通过头发颜色来确定一个人的身份
这最多只能给我们一个粗略的区别
通常我们看不到细胞之间的差别
我们想要的相当于一个人的指纹
我们可以看到细胞的分子指纹叫做转录家
你们可能还记得细胞生物学的中心信条
DNA被转录成RNA
然后被翻译成蛋白质
转录组被定义为一个细胞内所有的RNA分子
那么为什么没有DNA或蛋白质作为指纹
你可能会问
仅仅分析DNA并不能告诉我们细胞中哪些基因是开启或关闭的
虽然不同细胞之间的DNA差异通常很小
它们是巨大的差异和转录的音调
那么为什么蛋白质不是呢蛋白质研究起来很有趣
但我们有充分的理由坚持看文字记录
基调
蛋白质组可能不会讲述一千遍的故事
毕竟
蛋白质是动态的相互作用的分子
而且它们的可变性使蛋白质组学的快照极为困难
同时
在表征蛋白质方面有很多技术挑战
因为蛋白质不易扩增 而且有几个翻译后修饰
值得庆幸的是
测量基因和蛋白质之间的中间步骤
换句话说
RNA桥的转录本
遗传密码和运行细胞的功能分子之间的鸿沟
所以转录本家提供了描述细胞特征的最好方法
现在我们知道如何揭开沙拉的面纱了
但是再一次
当我们从大量样本中分离出反讽时
所有不同的细胞身份都是混合的
而不是发现单个细胞的指纹
我们得到一个大的
模糊的指纹无法告诉我们肿瘤里有什么不同的沙拉
为了研究分子指纹
我们需要观察单个细胞
这就是市民按顺序进入的地方
这项革命性的技术实际上可以让我们分析类似细胞的转录本
但它是如何工作的呢
所以
为了从肿瘤中获得足够的单细胞 幽默必须在从病人体内取出后的数小时内进行处理
所以外科医生从病人身上切除肿瘤或部分肿瘤
这些样本被带到实验室 并被仔细地关联起来
这意味着细胞之间的连接被细胞本身破坏后仍然保持完整
悬浮细胞与两种不同的标记物保持在一起 以确定存活的肿瘤细胞
第一个标记物被称为煤油 它只支持活细胞
第二个标记物叫做tau蛋白
它站在垂死或死亡的细胞
一台机器能够识别钙
阳性细胞
也就是存活的肿瘤细胞
这些就是我们想要分析的细胞 因为死亡的细胞已经改变或降解了大部分转录本
这样就不可能查出他们的身份
然后 该机器可以将单个细胞分类成90个
其中6个被播放 直到培养皿上的每一个井中都包含一个存活的肿瘤细胞
这种技术叫做荧光技术
激活
细胞
排序或传真
细胞在分类后立即被实现 每个细胞的分子被保存在一个缓冲区中
在那之后
一个复杂的
一个更干净的过程开始了 它只能够隔离每个细胞的讽刺
一个细胞的反讽集中在
当然
比你从样本中得到的要低得多
扩增每个细胞的转录本
每个井中的RNA是反向的
转录成seeDNA
DNA基本上是一种DNA分子它的序列和它的起源是一样的
所以它携带相同的信息
但与讽刺
DNA更稳定 可以用PCR扩增
扩增使转录本的排序更容易
现在平板上的每个孔都有放大器
成绩单
单个肿瘤细胞的张力
每口井的海洋DNA都有条形码标记
一个短的
唯一的碱基对序列
标记能让我们找到所有的文字记录
家庭一起测序
多亏了条形码
我们可以确定我是从哪块地方来的
之后再出售
这种方式
不同的指纹可以被非常详细地重建出来
对汇集的样本进行排序需要大约一天的时间 并产生大量的数据处理
这些数据通常需要几周的时间
最后是每个细胞的重组基因表达谱
这给了我们很多关于细胞属性和特征的信息
我们说过的指纹
我们能够重建肿瘤的结构 并得到一个令人难以置信的详细的图像
数据分析的可能性是无穷无尽的 包括解开复杂的细胞群
重建动力学的发展轨迹和建模来讨论所有不同的分析可能性将超出本视频的范围
让我举个例子来说明事物有多强大
测序已经可以了
通过分解肿瘤内的不同亚群
我们可以确定哪些人群实际上促进了肿瘤的生长和进展
了解了肿瘤增殖群体及其特征 就可以更容易地找到或设计一种非常有效和靶向的治疗方法来治疗这种特定类型的肿瘤
这种靶向治疗方法可以击中肿瘤最脆弱的部位
肿瘤对靶向治疗产生耐药性的可能性也小得多 从而减少或不复发
所以任何测序都可能为治愈许多癌症提供一条捷径
尤其是那些成分复杂的
达纳·法伯最近的一个研究项目
波士顿的麻省总医院和癌症研究所
利用单个细胞或任何序列来识别最致命的儿童脑癌弥漫性脑癌的结构
内在喘息神经胶质瘤或IPCC
NPT是一种高度侵袭性脑瘤
主要影响5到9岁的儿童
目前对深静脉血栓没有治愈和有效的治疗方法
大多数患蒸汽症的儿童在确诊后8到12个月内死亡
对样本的API进行测序 有可能最终找到一种有效的治疗方法 治疗患有这种毁灭性疾病的儿童
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