2月10日绒疗，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所竺曉凡、程濤團(tuán)隊與清華大學(xué)古槿團(tuán)隊在Nature?Cell?Biology上發(fā)表了題為“Elucidating minimal residual disease of paediatric?B-cell acute lymphoblastic leukaemia by?single-cell analysis”的學(xué)術(shù)論文碍彭。本文通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組及單細(xì)胞VDJ測序?qū)崿F(xiàn)了對B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病(B-ALL)在診斷、治療和復(fù)發(fā)時的動態(tài)變化分析悼潭，發(fā)現(xiàn)了抑制缺氧途徑使白血病細(xì)胞對化療敏感庇忌，為B-ALL的有效治療指明了道路。諾禾致源為該研究提供了單細(xì)胞建庫測序分析服務(wù)舰褪。
研究思路
結(jié)果
構(gòu)建正常B細(xì)胞的分化路徑
作者對健康骨髓單個核細(xì)胞樣本進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析皆疹，定義出不同B細(xì)胞分化階段的細(xì)胞群，同時對BCRs進(jìn)行測序研究發(fā)現(xiàn)BCR的表達(dá)沒有出現(xiàn)克隆擴(kuò)增現(xiàn)象占拍。根據(jù)不同細(xì)胞群差異高表達(dá)的marker?gene以及擬時序分析墙基，構(gòu)建了典型的B細(xì)胞分化軌跡，確定了從多能祖細(xì)胞(HSC/LMPP)向活化的B細(xì)胞的分化刷喜。對細(xì)胞周期進(jìn)行分析顯示残制，preBII、未成熟B細(xì)胞掖疮、成熟B細(xì)胞及活化B細(xì)胞群中初茶，處于S期的細(xì)胞占比少于5%。隨后作者評估了B細(xì)胞分化過程中關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)譜浊闪，構(gòu)建了不同發(fā)育階段細(xì)胞的特異性基因之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)
利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組+VDJ測序技術(shù)對白血病細(xì)胞進(jìn)行分類
對4例B-ALL患者骨髓單個核細(xì)胞樣本進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組及VDJ測序分析恼布，包括診斷-治療（D19）-復(fù)發(fā)三個時期，在D19階段的MRD細(xì)胞中搁宾，根據(jù)BCR克隆多樣性折汞，作者判定不表達(dá)腫瘤特異性MLL ENL融合基因、且BCR非克隆表達(dá)的CD19+CD20+?B細(xì)胞是非白血病細(xì)胞盖腿。隨后作者構(gòu)建了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法爽待，根據(jù)全基因組表達(dá)模式區(qū)分白血病細(xì)胞和非白血病細(xì)胞损同，并利用健康供體細(xì)胞、診斷階段白血病細(xì)胞和復(fù)發(fā)階段白血病細(xì)胞鸟款，通過BCR表達(dá)進(jìn)行區(qū)分測驗膏燃，最終證實該分類器具有良好的性能。
診斷階段和復(fù)發(fā)階段白血病細(xì)胞的比較
作者通過構(gòu)建的分類器對4例復(fù)發(fā)患者的白血病細(xì)胞進(jìn)行鑒定何什，并確定了白血病細(xì)胞的分化階段组哩、細(xì)胞周期。對患者的698個差異基因進(jìn)行癌癥標(biāo)志分析处渣，發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)階段的細(xì)胞伶贰，活性氧途徑、各種MYC靶點等顯著上調(diào)罐栈，其中CDKN1A（細(xì)胞周期調(diào)控蛋白P21）是復(fù)發(fā)期最常見的上調(diào)基因之一幕袱。隨后作者在體外實驗中，證實了敲除CDKN1A基因可使B-ALL細(xì)胞對化療藥物DNR悠瞬、AraC敏感们豌，P21抑制劑與化療藥物聯(lián)用，起到有效協(xié)同作用浅妆，使B-ALL細(xì)胞凋亡顯著增加望迎。
殘留細(xì)胞中缺氧途徑被激活
作者進(jìn)行差異基因通路富集分析，發(fā)現(xiàn)與診斷階段凌外、復(fù)發(fā)階段的細(xì)胞相比辩尊，D19治療階段的細(xì)胞缺氧通路的相關(guān)基因在化療期間顯著上調(diào)，四位病人中的三位缺氧通路顯著富集康辑。為了探討生理環(huán)境下缺氧通路的功能激活摄欲，作者建立了B-ALL PDX小鼠MRD模型，應(yīng)用化療藥物AraC治療后疮薇，缺氧信號通路關(guān)鍵調(diào)控蛋白HIF1α及通路下游基因表達(dá)量增加胸墙；應(yīng)用化療藥物AraC與HIF1α抑制劑PX478聯(lián)合治療后，患病小鼠壽命顯著延長按咒，說明化療后殘留細(xì)胞中的缺氧途徑可能是B-ALL患者的普遍治療靶點迟隅。
總結(jié)
作者在單細(xì)胞分辨率下對B-ALL細(xì)胞進(jìn)行識別，并縱向分析了診斷階段励七、治療階段到復(fù)發(fā)階段的殘余細(xì)胞分化智袭，發(fā)現(xiàn)了缺氧信號通路這一有價值的治療MRD的靶點，深入了解了MRD細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組特征掠抬，為其他血液系統(tǒng)惡性腫瘤和實體癌癥的治療提供了研究思路吼野。
