肿瘤组织单细胞研究全攻略
2015.11.23

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肿瘤异质性是癌症非常重要的一个特点,同时也是癌症组织呈现出多种生物特质的基础。新一代测序技术的出现促进了大规模基因组数据的获得,而单细胞测序技术的快速发展使得我们可以对肿瘤异质性复杂的分子机制进行更加深入的研究。



Part1 肿瘤单细胞测序产品简介


单细胞测序解决了用组织样本测序或样本稀少时无法解决的细胞异质性难题,为研究解析肿瘤细胞的行为、机制、与机体的关系及寻找肿瘤诊断和治疗的靶点等提供了新方向。目前基于单细胞测序技术对肿瘤的研究主要有单细胞基因组、单细胞转录组、单细胞基因组与转录组平行测序(G&T seq)、单细胞甲基化及单细胞Hi-C等。安诺基因作为国内单细胞测序技术的领导者,继今年10月推出单细胞G&T-seq测序技术后,拥有行业内最全面的单细胞测序产品。



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图1  单细胞测序技术流程


Part2 肿瘤单细胞分离方法


从液态或者固态的肿瘤组织中分离单细胞是肿瘤单细胞研究的第一步也是至关重要的一步。常用的单细胞分离的方法有激光显微捕获切割技术LCM、口吸管分离技术、流式细胞分离技术(FACS)、免疫磁珠分离技术(MACS)等。


1激光显微捕获切割技术

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图2 激光显微捕获切割技术原理


原理:将肿瘤组织置于显微载玻片上,表面覆盖一层热塑性膜。激光穿过薄膜聚焦在目标细胞上,薄膜附着在细胞上通过机械变位使细胞与组织分离。

特点:适用于组织分选,效率高、特异性好,但操作复杂,固定、染色等步骤会对核酸造成潜在损伤。


2口吸管分离技术

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图3 口吸管分离技术原理


原理:显微镜下利用口吸管从细胞悬液中将目标细胞进行机械分离。

特点:操作简单,价格低廉,适用于少量的单细胞挑选。不能通量操作,有人为因素干扰,需要技术熟练,存在降解风险。


3流式细胞分离技术


流式细胞分离技术原理.png

图4 流式细胞分离技术原理


原理:流式细胞仪通过检测目标细胞表面附着的荧光染料产生的信号来分离细胞。

特点:可以分选特定抗体标记的细胞类型,细胞活性较好。可通量操作 ,但分选单细胞效率不高,50%左右能够成功扩增。


4免疫磁珠分离技术

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图5 免疫磁珠分离技术原理


原理:免疫磁珠分离技术依赖于细胞表面抗原和磁珠之间的免疫反应。

特点:适用于组织,细胞系,可以通过特定的抗体富集目标细胞,操作简单。特异性不高,操作易污染,单细胞RNA容易降解。


Part3 肿瘤单细胞测序技术应用方向


1发现癌症相关的基因突变

肿瘤的形成源自于基因突变,这类突变最终导致正常胞向表型异常的细胞转变。识别不同癌症分型及癌症不同阶段的特殊的基因突变位点可以帮助我们更好的理解肿瘤的演化机制,从而发现肿瘤诊断和治疗的新靶点。


2重建癌症细胞谱系树

癌症的进化通常会涉及到基因的累积突变,这种突变会破坏细胞的正常功能并且促使癌症过渡到一个新的表型。获得这些突变(包括空间和时间)数据,可以重建癌症细胞普系树,从而对癌症的进化过程进行研究,并辅助癌症的诊断和治疗。


3癌症的诊断及治疗

基因的累积突变可以导致肿瘤形成的同时,也可以调节肿瘤细胞对治疗的反应。单细胞测序技术可以识别癌症诊断相关的的靶点,这些靶点相关的小分子往往可以用于肿瘤的个性化治疗。由于肿瘤的异质性,这些靶向药物对不同的肿瘤甚至同一种肿瘤产生的效果都会不一样,因此靶向药物不适用于所有癌症的治疗。单细胞测序在不同类型的癌症和癌症的不同时期发现的新的基因突变位点可以帮助改善这一类癌症治疗的方法。


Part4 参考文献


Hai-jian Sun, Jian Chen ect Recent advances and current issues in single-cell sequencing of tumors[J]. Cancer Lett. 2015 Aug 28; 365(1): 1-10.


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