Nature Communication：单细胞转录组克隆追踪鉴定白血病及白血病后期干细胞

具备高细胞更新率的组织（例如造血体系或肠道）依赖于“业余”成年干细胞来进行继续再生。这些细胞中的致癌渐变可招致癌症，使癌症坚持原始组织的条理构造。只有位于顶层的癌症干细胞（CSC）能力匆匆进恒久的癌症成长并推进复发，而年夜部门癌症由迅速决裂的细胞构成，这些细胞具备自我更新的才能，即在无限的2至4次决裂后耗尽其复制潜能的细胞。因为具备干细胞样个性，CSC组成了复发的紧张驱能源，但其低决裂率使它们难以靶向医治。是以，迫切必要可能靠得住地辨认和表征CSC的对象。

基于此，来自美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福基因组技术中间Lars M Steinmetz传授，率领团队证实了通过联合单细胞转录组学和因循追踪使用核和线粒体体细胞变异体，可以鉴定出LSCs，HSCs和白血病前干细胞并对其进行分子谱阐发。尽管渐变状态可以区分安康细胞和癌细胞，但基因表白可以区分干细胞和祖细胞群。相关研讨结果以“Identification of leukemic and pre-leukemic stem cells by clonal tracking from single-cell transcriptomics”为题，在线颁发在《Nature Communication》杂志上。

为了树立用于单细胞转录组数据中人类细胞的克隆追踪的鲁棒试验安装，研讨职员评价了Smart-seq2协定的各类批改，旨在添加目的多态性基因组位点的笼罩率。此中发当初逆转录进程中包括靶向引物常常会招致造成不愿望的副产品，特殊是在靶向更多位点时。相比之下，当在cDNA扩增进程中将目的位点作为目的时，该研讨团队得到了高质量的转录组数据，同时与非目的办法相比，每个细胞捕捉的目的位点的均匀数量添加了2-4倍。MutaSeq可以稳定地与多达30–40个引物对（靶标）联合使用，当包括更多引物时，文库质量逐步下降。在仅使用高度表白的靶基因的测试中，理论上是在一切单个细胞中从一切引物对创立了靶扩增子。

然后，研讨职员将单细胞程度的核基因组渐变以及线粒体渐变称为单细胞程度，以将细胞聚类为克隆条理。患者的年夜量外显子组测序已鉴定出以低等位基因频率呈现的已知白血病前渐变和以稍高等位基因频率呈现的已知白血病渐变（患者1：渐变SRSF2，TET2 / CEBPA和SRSF2，TET2 / KLF7 ; 患者2：DNMT3A / NPM1中的渐变；患者3：SRSF2 / IDH2渐变；患者4：白血病三体性8和BRAF渐变）。虽然可以仅依据这些核体细胞渐变的挪用来得出对于克隆条理的某些陈说，然则这些位点的绝对较高的缺失 障碍了细胞对克隆的持重分派。此外，成果遭到感趣味的渐变基因的表白程度的影响：在低表白的细胞中，失靶率更高，招致假阴性检出率更高，即以渐变细胞的差错分类作为参考。

为了进一步证实该研讨团队鉴定从头克隆的才能，研讨职员侧重引见了P2中非白血病细胞的克隆扩增。这个克隆将曾经通过的方法独自依靠基因渐变错过了。乏味的是，这些细胞与白血病前的DNMT3A渐变有关。通过再次使用β-二项式模子查问来自COSMIC数据库的位点，确定了它们在RPL3基因中具备共同的渐变。这些成果标明，该克隆扩增变乱与白血病有关，而且与有关核渐变的得到无关。研讨职员还注意到一个单个线粒体变体（5492T C）标志的P1中假定的非白血病克隆。除了一个破例，一切携带这种变异的细胞都对T细胞标志CD3呈阳性反馈。是以，虽然不克不及正式扫除它对应于T细胞特同性RNA编纂变乱，但该变异能够是在T细胞前体或T细胞克隆中得到的。

综上所述，该研讨描写了一种结合单细胞转录组学和克隆跟踪办法（MutaSeq和mitoClone），用于表征LSC，绘制其分解才能并绘制致癌渐变的分子成果。尽管单细胞基因表白谱阐发可以鉴定具备干细胞特征的细胞，然则使用基因组和线粒体渐变进行克隆追踪可以在安康克隆和癌性克隆之间进行清晰的拆散。是以，本研讨区分了LSC、HSC、LSC前、安康祖细胞和胚细胞，且曾经在急性髓细胞性白血病的配景下证实了这种办法，进一步标明相似的办法可以利用于其他类型的癌症。

参考文献Velten L, Story BA, Hernández-Malmierca P,et al.Identification of leukemic and pre-leukemic stem cells by clonal tracking from single-cell transcriptomics. Nat Commun. 2021 Mar 1;12(1):1366. doi: 10.1038/s41467-021-21650-1. PMID: 33649320; PMCID: PMC7921413.