通过高维单细胞技术解析CLL(慢性淋巴细胞白血病)

admin 54 2025-01-06 编辑

哈啰大家好!~霆哥这张表情包我大概会用到地老天荒~

今天来给大家讲的这篇文献呢,是2019年2月发在Blood上的,这个杂志是我们血液学领域非常有分量的杂志了,大家平常出去聚餐的时候,服务员问吃不吃辣,我们都会说:“不吃辣,才能发Blood(不辣的)。”

好吧,这个笑话并不好笑……

言归正传。这篇文献主要从技术发展变革的层面,讲述了对CLL疾病的分析,并为每一步技术发展,举出了相应的实例,来佐证在CLL疾病方面的突出发现,是一篇比较全面的综述。

我发现有的人吧,对于综述类的文章有偏见,觉得讲得太泛泛,没有技术含量。我个人还是比较喜欢读综述的,虽然综述的见解不是非常深刻,但是胜在覆盖面广,有很大的信息密度。对于想初步快速了解某一方面概况的研究者来说,综述是比较好的入门方法。先多读几篇相关的综述,再从中找出自己感兴趣的点,然后顺着这个点钻研下去,会显著提高效率。

好的,接下来让我们进入重点。

很多不研究血液病的科研同胞可能并不知道题目里的CLL是什么疾病。CLL,全称Chronic lymphocytic leukemia ,是慢性淋巴细胞白血病的简称。这是一种原发于造血组织的恶性肿瘤,其肿瘤细胞为单克隆的B淋巴细胞,形态类似正常成熟的小淋巴细胞,蓄积于血液、骨髓及淋巴组织中。血液疾病一个主要特点就是,病原样本比较方便获取。比如CLL就可以通过静脉抽取获得大量的纯恶性细胞,并且因为呈现典型的惰性病程,研究者可以长期观察病人的治疗过程,并从个体患者收集纵向样本。

如上图所示,CLL细胞主要在外周血,淋巴组织以及骨髓当中。不同组织中CLL细胞的基因表达是有比较明显的差异的。比如血液和淋巴组织中的CLL细胞之间,与B细胞受体(BCR)信号及下游靶标的磷酸化相关的基因就有很明显的差距。

在图片的最右侧,分别从DNA(基因组),RNA(转录组)和蛋白质表型三个层面罗列了众多技术方法。有些方法建立的比较早,发展也比较完善(黑色√),比如核型分析与荧光原位杂交技术,还有流式细胞仪等。有的方法伴随着高通量测序技术的飞速发展而逐步出现并得到推广和应用(绿色√),这部分就是这篇综述关注的重点。

整个综述也是从基因组、转录组和蛋白质表型这三个大的方面来阐述的。首先看基因组,比较常见的分析是 large-scale bulk genomic sequencing,这种方法可以一次处理成千上万个细胞,并得到细胞群体基因表达的平均水平。通过这种方法可以鉴别明显且重要的疾病驱动变异(例如SF3B1,NOTCH1等),还可以对CLL相关的拷贝数变异(sCNA)与单核苷酸突变(sSNV)等有初步了解。如下图,就是利用bulk 测序对CLL细胞中12号染色体三倍这种拷贝数变化的分析,并发现在治疗之后,12号染色体三倍的细胞比例有明显下降。

虽然全基因组测序(WGS)等方法能够有效识别sCNA,但是对sSNV的研究仍存在限制,因为总体覆盖率不够。因此,将靶向测序(Targeted DNA sequencing)结合进来,可以更准确深入地分析由sSNV影响的患病机制。例如下图展示的研究,就利用靶向测序找到了TP53失活的原因,除了17号染色体缺失之外,还可能源于某个失活变异。

接下来,为了更全面的了解基因组信息,建立更加完备准确的系统发育关系,科研人员开发了一些方法,比如single cell RRBS等,来观察表观基因组,聚焦甲基化水平。

总结一下,基因组层面对CLL疾病的分析过程主要是在测序技术上向单细胞,高通量发展,加入靶向测序技术以便更好的识别sSNV,后期结合表观遗传相关分析更全面的解释致病机理。

接下来,RNA也就是转录组层面,其实和DNA基因组的技术发展路线差不多,这里就简单说一下。一开始是比较常见的bulk转录组测序方法,微阵列 (microarrays)之类的,可以识别出正常样本和CLL细胞之间的差异表达基因,但是无法从转录组的层面来定义细胞内亚群。于是单细胞测序技术在转录组层面应运而生。接下来依然是和靶向测序相结合,应用 targeted single-cellRT-PCR-based analysis,在捕获那些没有被全转录组分析可靠捕获的转录本的同时,还能进一步提高通量。

在蛋白质表型层面,文章主要提了一下流式细胞仪和Mass cytometry。流式细胞仪在今天依然被广泛应用,但是受到荧光团光谱重叠的限制,导致能一次分选的抗原数目较少。而Mass cytometry就能有效解决这个问题,克服了光谱重叠的问题,可一次识别40种抗原,但缺点是,细胞无法恢复活性,不能进行下游的其他分析。

最后,文章提到了时下比较热门的多组学分析,即在单个细胞中同时获得基因组,转录组,表观遗传和蛋白质组中一种以上的信息。例如2017年开发的方法CITE-seq就能将蛋白质表达和单细胞RNA测序相结合,解决了单细胞转录组研究不能准确检测蛋白质表面marker表达量的限制。

这篇文献虽然是从CLL疾病出发,但其介绍的方法技术演化可以推广到众多疾病。对每种重大疾病的研究都是从基因组到转录组到表型三个大的层面开始,然后逐渐结合实验验证方法,最终的结果来指导临床用药,检验预后效果等。

好啦,今天的文献解读就到这里啦!~时间过得可真快啊,转眼间四月份还有一周就要结束了,2019年一下过去了三分之一了耶,新年时制定的计划,你们完成了多少呢?关注,我们陪你每天进步一点点~下次再见咯!~

通过高维单细胞技术解析CLL(慢性淋巴细胞白血病)

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