Cell：單細(xì)胞測序繪制骨髓基質(zhì)細(xì)胞全景圖譜，助力急性白血病診斷治療

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來源：生物探索

2019-05-30

最新發(fā)布在《Cell》雜志上的一項研究表明，單細(xì)胞測序可以繪制骨髓基質(zhì)細(xì)胞的完整類群，并為白血病研究提供新的視角。

最新發(fā)布在《Cell》雜志上的一項研究表明，單細(xì)胞測序可以繪制骨髓基質(zhì)細(xì)胞的完整類群，并為白血病研究提供新的視角。這一新研究由美國哈佛大學(xué)的David T. Scadden教授和馬薩諸塞州綜合醫(yī)院Broad研究所的Aviv Regev團(tuán)隊合作而成。他們創(chuàng)新地使用單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）技術(shù)對急性髓（細(xì)胞）性白血?。ˋML）小鼠的骨髓基質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行研究。

新研究視角：骨髓基質(zhì)

AML是一種高度致命的白血病類型，常常發(fā)生在骨髓細(xì)胞成長周期發(fā)生中斷時血液中未成熟細(xì)胞過度繁殖的情形下。一般情況下，被診斷為AML的成年人5年生存率最多只有30％。

本次研究中便針對這一“絕對致命”的血癌類型進(jìn)行研究。通過AML小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，在病程發(fā)展過程中，骨髓基質(zhì)細(xì)胞改變了骨髓微環(huán)境，導(dǎo)致骨髓干細(xì)胞和血液發(fā)育干細(xì)胞因子的生長被阻斷。

因此，探索骨髓基質(zhì)細(xì)胞映射骨髓微環(huán)境或許成為白血病研究提供了新的視角。盡管基質(zhì)細(xì)胞充斥在幾乎所有器官中，且其成分并不為人所知，但它對器官發(fā)育和身體調(diào)控修復(fù)都起到關(guān)鍵作用。此外，骨髓基質(zhì)細(xì)胞更是發(fā)揮著影響造血功能的重要角色，對白血病的發(fā)展有著不可取代的作用。

新研究手段：單細(xì)胞測序（scRNA-seq）

本次研究創(chuàng)新性地運用了單細(xì)胞測序手段對骨髓基質(zhì)進(jìn)行歸類，來驗證不同類別的基質(zhì)亞群對調(diào)控造血功能關(guān)鍵因子表達(dá)上的差異，同時也探究骨髓基質(zhì)與癌細(xì)胞通信之間的關(guān)系，來進(jìn)一步的認(rèn)識AML的病因。

首先，研究人員對穩(wěn)態(tài)條件的骨髓基質(zhì)進(jìn)行單細(xì)胞測序。

研究人員通過聚類分析將骨髓基質(zhì)細(xì)胞歸納為17個類別，并進(jìn)一步分析了不同類別的基質(zhì)細(xì)胞在基因表達(dá)特征上的差異，以探究類別之間的分化關(guān)系，和同一類別內(nèi)部深層分化的潛能。

研究人員分析發(fā)現(xiàn)，這兩種不同類型的分化關(guān)系擁有不同的分化來源，并在調(diào)控造血功能關(guān)鍵因子的表征水平上也有顯著差異，具有不同造血分化潛能。

接著，研究人員利用單細(xì)胞測序檢測急性髓性白血病與基質(zhì)細(xì)胞的相互關(guān)系。

研究人員發(fā)現(xiàn)，新發(fā)的AML導(dǎo)致了間充質(zhì)成骨分化和正常造血所必需的調(diào)節(jié)因子的下調(diào)；并干擾骨髓基質(zhì)干細(xì)胞中關(guān)鍵因子的表達(dá)，破壞正常血細(xì)胞的生成，促進(jìn)腫瘤發(fā)展。并且，隨著癌細(xì)胞的生長，基質(zhì)細(xì)胞各亞群比例也發(fā)生顯著變化，這一變化與AML病人中觀察到的細(xì)胞群體變化相一致。

卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院女性和兒童健康系助理教授Ninib Baryawno全程參與了這一研究項目。他表示，“我們對骨髓基質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行了獨特而完整的表征，結(jié)果比以前預(yù)期的要復(fù)雜得多。但我們的工作為癌細(xì)胞如何實現(xiàn)與特定基質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行通信并破壞正常組織功能來促進(jìn)腫瘤生長提供了證據(jù)。”

他表示，在未來的研究中，還可以深入了解癌細(xì)胞是如何在細(xì)胞和分子水平的幾個層面上改變基質(zhì)的，這也是白血病的治療必須考慮到的不同層面。另外，這一研究也為單細(xì)胞測序在其他疾病治療研究中的應(yīng)用提供了相關(guān)經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1] A Cellular Taxonomy of the Bone Marrow Stroma in Homeostasis and Leukemia

[2] The bone marrow microenvironment at single-cell resolution

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