【原】新突破！冷冻样品终于搭上了单细胞测序的顺风车

作者：Dr.饕餮

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单细胞测序是近几年来飞速发展的测序方式。在癌症研究中，单细胞测序也逐渐起到了十分重要的作用，运用单细胞测序手段，人们对于癌症的发生发展有了更为深入的认识，其运用方面包括检测一些癌症相关的细胞类群，这对于研究癌症的发生发展有十分重要的作用，例如下图，运用单细胞测序得到了肺癌相关新的标志物和界定了新的疾病类群（NatRev Cancer. 2017 Aug 24;17(9):557-569）：

单细胞测序的另一个研究方向是癌症的发生发展，可以从单细胞水平揭示癌症的各个发展阶段的重要分子现象：

而我们今天带来的是一篇今年8月发表在Nature Communications上的文章,作者开发出了高通量的单细胞核测序的方法，旨在克服普通单细胞测序不能从冷冻的样品中进行测序的屏障，下面让我们来仔细解读文章。回复“170924”可下载，一周内有效。

对于单细胞测序来说，现在的其中一个问题是样品只能选取新鲜组织。而在之前的研究中，在冷冻的组织中细胞核还能保持完好，而且细胞核可以分离出来。作者据此提出一个假设，是不是在冷冻组织中可以通过分离细胞核的方法得到单细胞核，然后进行测序，结果和新鲜的单细胞测序结果一致。

要回答这个问题，首先要证明提取细胞核的测序和提取整个细胞的测序结果是一致的：

如上图，作者分离了四个细胞系的核进行测序，和全细胞的测序进行比较，发现他们的基因表达是一致的，说明细胞核测序可以代表细胞测序结果。

进一步的，作者发展了一个基于高通量筛选方法的单细胞测序手段，可以快速得到单细胞核和单细胞，进一步选取了一个细胞系SK-BR-3，比较了其全细胞水平的单细胞测序和细胞核的单细胞测序，发现细胞核的单细胞测序确实能很好的代表全细胞的基因变化水平，由下图可见，基本上各个检测水平一致性很高：

当然，虽然大部分是一致的，也有很小一部分基因在核和全细胞的测序里面结果不一致，如下图，只占到了总基因数的6.6%：

对于这一部分基因进行研究，作者确定了在核内和全细胞表达不同的一些通路。例如，核内RB通路上升，提示这些测序结果也可以潜在用来研究细胞内的信号通路：

最后，作者选择了一个冷冻了两年的三阴乳腺癌样品，分离了502个细胞核进行测序来研究样品的异质性。得到测序数据之后，经过分析，有416个细胞能得到可信结果，通过聚类表达分析，作者把这416个细胞分成了三种细胞亚群（A，B，C），并通过基因表达分析发现大多数癌基因都来自于C亚群，基因聚类也显示C亚群富集细胞增殖基因。

进一步的，作者检测了三类亚群的细胞周期，只有C亚群处于细胞分裂活跃的周期（G2，M期），证明C亚群是主要的增殖细胞，可见这类单细胞核测序确实可以对冷冻样品进行单细胞水平异质性分析，揭示新的肿瘤发生发展过程：

总结：

从这些结果我们看出，肿瘤比我们想像的要复杂很多，单个细胞核的测序即使从一个病人样品也能分析出不同的亚型，提示肿瘤的发生发展和治疗也许不能只从整体考虑。此外，肿瘤本身不同细胞类群的合作也十分重要，这也是对于我们开发肿瘤治疗药物的一大挑战。

本文的一大亮点是提出了用细胞核测序的方法去克服冷冻样品的障碍，当然，也有其他研究提出其他从冷冻样品中进行单细胞测序的方法，大家有兴趣可以去搜索一下。相信未来，单细胞测序不论从研究的角度还是对我们认识疾病推进治疗的角度，都是领域的热门，值得大家关注。