單細(xì)胞測(cè)測(cè)序的現(xiàn)況和未來

      單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)是近年來新興的基因檢測(cè)技術(shù)，與過去常用的測(cè)序技術(shù)相比，其最大的特點(diǎn)在于能夠在單個(gè)細(xì)胞水平上對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序。而將此技術(shù)與癌癥研究相結(jié)合，則意味著研究人員能夠利用這種技術(shù)更精確地去了解癌細(xì)胞中發(fā)生的一切。
新的技術(shù)總是伴隨著新的突破和新挑戰(zhàn)，接下來，讓我們盤點(diǎn)下近些年來單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)帶來的新發(fā)現(xiàn)和面臨的新挑戰(zhàn)：
一、單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的現(xiàn)狀

1.細(xì)胞類型，細(xì)胞狀態(tài)，以及惡性和非惡性細(xì)胞
近年來scRNA-seq研究的一個(gè)新興主題是，惡性細(xì)胞傾向于主要按患者樣本聚集在它們的表達(dá)譜中，而非惡性細(xì)胞則按細(xì)胞類型聚集在它們的表達(dá)譜中。這表明(1)腫瘤間異質(zhì)性通常比任何特定類型的非惡性腫瘤細(xì)胞更大；(2)對(duì)于惡性細(xì)胞，腫瘤間異質(zhì)性遠(yuǎn)大于腫瘤內(nèi)異質(zhì)性。利用單細(xì)胞測(cè)序可以讓我們能夠進(jìn)一步探究腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性的模式。
2.整合體與單細(xì)胞腫瘤概況
單細(xì)胞測(cè)序亦是有局限性的：（1）scna -seq只提供了細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的部分樣本，與中到低表達(dá)的基因相比，更傾向于高表達(dá)的基因（2）scna -seq對(duì)樣品質(zhì)量非常敏感，因此不適合對(duì)保存不佳或處理不佳的臨床標(biāo)本進(jìn)行剖面分析（3）高成本限制了對(duì)大量腫瘤進(jìn)行分析的能力，而且在每個(gè)研究中通常只分析少數(shù)到幾十個(gè)樣本。但是通過與其他技術(shù)的結(jié)合，例如癌癥基因組圖譜(TCGA)，可以幫助我們更好的研究腫瘤生物學(xué)。

二、單細(xì)胞癌癥分析中新出現(xiàn)的挑戰(zhàn)和方向
在未來幾年中，通過單細(xì)胞RNA-seq研究腫瘤的方法將進(jìn)一步整合到癌癥研究中，并將用于解決越來越多的關(guān)于腫瘤生物學(xué)的問題。


1.區(qū)分遺傳和非遺傳機(jī)制的貢獻(xiàn):單細(xì)胞多組學(xué)分析
scRNA-seq“多組學(xué)”方法的開發(fā)——將mRNA水平的測(cè)量與各種其他特征結(jié)合起來，如蛋白質(zhì)水平、DNA甲基化、染色體可及性、克隆擴(kuò)增等。
2.細(xì)胞-細(xì)胞相互作用和空間定位：空間分辨單細(xì)胞技術(shù)
細(xì)胞的狀態(tài)可能高度依賴于其精確的空間位置以及與相鄰細(xì)胞的相互作用。將轉(zhuǎn)錄體與空間信息耦合將極大地提高預(yù)測(cè)和進(jìn)一步表征這種相互作用的能力，因此，正在開發(fā)許多方法來將scRNA-seq與空間信息耦合。在未來幾年內(nèi)，對(duì)腫瘤空間解析技術(shù)的不斷改進(jìn)，以及對(duì)來自不同技術(shù)的數(shù)據(jù)的集成，將極大地推進(jìn)這些方向，并提高我們對(duì)細(xì)胞-細(xì)胞相互作用和空間效應(yīng)的理解。
增加對(duì)作為細(xì)胞通訊中心介質(zhì)的配體和受體的表達(dá)的研究，從而進(jìn)一步探索腫瘤內(nèi)細(xì)胞-細(xì)胞相互作用。配體-受體復(fù)合體數(shù)據(jù)庫(kù)與scRNA-seq數(shù)據(jù)對(duì)腫瘤細(xì)胞亞群定義的結(jié)合，突出了潛在的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用。腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性意味著這種潛在的相互作用的數(shù)量將是巨大的，有必要進(jìn)行后續(xù)研究，以確定個(gè)體相互作用的重要性。
3.殘留疾病和復(fù)發(fā):利用單核分析(冷凍)
在許多癌癥類型中，最初的治療反應(yīng)通常伴隨著腫瘤復(fù)發(fā)，腫瘤的侵襲性和耐藥性增加，突出了殘留病及其演變和生長(zhǎng)對(duì)建立復(fù)發(fā)腫瘤的意義。以前的研究比較了原發(fā)性和復(fù)發(fā)性腫瘤，揭示了耐藥的各種遺傳原因。未來的研究將通過scRNA-seq將這種方法擴(kuò)展到比較，并提供更詳細(xì)的復(fù)發(fā)性腫瘤及其與相應(yīng)原發(fā)腫瘤的區(qū)別的視圖。除了復(fù)發(fā)性腫瘤，scRNA-seq還提供了一種方法，可以直接描述通過治療存活下來的罕見殘留細(xì)胞，并最終作為腫瘤復(fù)發(fā)的基礎(chǔ)。
4.腫瘤亞群:檢測(cè)、功能意義和起源
腫瘤的進(jìn)展是一個(gè)進(jìn)化的過程，因此，只有少數(shù)細(xì)胞能夠通過選擇逐漸出現(xiàn)新的表型。。盡管當(dāng)前的scRNA-seq研究是在測(cè)量有限的細(xì)胞數(shù)量(例如幾十到數(shù)百個(gè))的平臺(tái)上進(jìn)行的，但結(jié)合其他技術(shù)，能夠在每一批中實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的更多細(xì)胞(例如數(shù)千個(gè))，而未來的技術(shù)可能會(huì)進(jìn)一步將這種能力擴(kuò)展到數(shù)萬個(gè)沙子甚至數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞，這將有助于發(fā)現(xiàn)非常稀有的亞群。
最近的scRNA-seq研究揭示了腫瘤表達(dá)譜與正常發(fā)育細(xì)胞類型之間的顯著相似之處，提出了關(guān)于癌癥起源和癌癥內(nèi)部正在進(jìn)行的分化過程的具體觀點(diǎn)。通過對(duì)腫瘤、正常組織和發(fā)育過程的廣泛的scRNA-seq，例如通過人類細(xì)胞圖譜(HCA)計(jì)劃，此類觀察的數(shù)量預(yù)計(jì)在未來幾年將顯著增加，包括對(duì)許多以前的觀察的改進(jìn)。
5.獨(dú)特的腫瘤表型和特殊的應(yīng)答者:N = 1組的單細(xì)胞分析
治療中的異常值是相當(dāng)常見的，并且是目前面對(duì)的重要難題。通過scRNA-seq與相關(guān)技術(shù)改進(jìn)(如空間剖面和多基因組技術(shù))的結(jié)合，使腫瘤生態(tài)系統(tǒng)在之前的深度和廣度上特征化。
總結(jié)：
腫瘤的異質(zhì)性一直以來都是困擾著癌癥生物學(xué)家和臨床醫(yī)生的重要問題。過去的研究中由于缺少準(zhǔn)確測(cè)量腫瘤中單個(gè)細(xì)胞的方法，我們錯(cuò)過了許多l(xiāng)TH的關(guān)鍵方面，阻礙了我們對(duì)腫瘤生物學(xué)的理解。而單細(xì)胞測(cè)序?qū)⒏淖冞@種情況，其在人類癌癥中的應(yīng)用將為未來的研究鋪平道路，它將成為我們手中針對(duì)癌癥細(xì)胞的一把利刃，為人類健康斬破難關(guān)。
參考文獻(xiàn)：
Suvà M L, Tirosh I. Single-Cell RNA Sequencing in Cancer: Lessons Learned and Emerging Challenges[J]. Molecular cell, 2019, 75(1): 7-12.