上分新熱門——單細胞測序，及時送達！

來自專欄小小蘆聊科研

這兩天，小編耳朵邊一直縈繞著單細胞測序這個詞，後台也有小夥伴問它。那要不就寫一下吧，看看它到底有什麼魅力。

要講單細胞測序的話，一定要先講一下異質性這個問題。

腫瘤異質性

惡性腫瘤在演進過程中的高度複雜性和多樣性，其重要特徵是：腫瘤異質性,表現就是同一種惡性腫瘤不同患者個體之間或者同一患者體內不同部位腫瘤細胞間從基因型到表型上存在的差異。

目前臨床上選擇的腫瘤治療策略，通常是取決於對單個原發灶或者轉移灶進行的分析，而瘤內異質性的存在對腫瘤治療策略提出了重要的挑戰，一直是腫瘤發生髮展機制研究領域重要的科學問題。

異質性的檢測-單細胞測序

二代測序的發展使腫瘤基因組的研究不斷深入，尤其是單細胞測序技術。單細胞測序技術是指在單個細胞水平上，對基因組、轉錄組、表觀組進行高通量測序分析的一項新技術。它以單個細胞為研究對象，能夠有效地了解基因異質性的特徵。

如：發布在Nat Rev Immunol上的一篇文章：Single-cell RNA sequencing to explore immune cell heterogeneity，主題就是通過單細胞測序技術研究免疫細胞的異質性。

與常規測序技術的比較

研究腫瘤的各位對常規的轉錄組測序都不陌生，此刻心中應該都有一個疑問：單細胞測序相對常規測序技術的優勢是什麼？

可對珍貴微量樣本進行測序

單細胞測序所需樣本量較少（具體樣本量請看下文），可針對一些無法在實驗室培養的稀少樣本，如腫瘤循環細胞、早期發育的胚胎細胞，可研究不同細胞間基因表達的差異。

可有效解決細胞群體異質性問題

常規測序中，得到的是一堆細胞的信號（變異）平均值（a），極端例子中，個別信號甚至會被當做異常值剔除（b）。

而單細胞測序技術的出現，很好的解決了這個問題。研究者可以通過對生命的最小獨立遺傳單位進行測序，從而獲得更多信息。

應用場景

雖然腫瘤的大量基因組學和轉錄組學研究顯然將繼續有助於揭示癌症的基因組複雜性，但單細胞測序技術提供了一種互補且同樣強大的工具來解剖腫瘤內遺傳和轉錄組學的異質性。

1.腫瘤癌變前監控

單細胞測序能夠通過檢測少量細胞的基因組信息來獲得個體疾病發生趨勢，能做到早期篩查並提供相應的臨場方案的設定。

2.腫瘤微環境研究

腫瘤細胞的異質性，對臨床腫瘤學應用於靶向治療，免疫療法，針對微環境來治療有很大的影響。

3.腫瘤的轉移

關於腫瘤的轉移，單細胞測序能夠探討以下問題：

? 轉移的發生過程是特定的基因發生改變所導致的，還是所有的腫瘤細胞都擁有轉移能力從而使得轉移是隨機發生的事件?

? 轉移的發生是單向發生一次還是動態的？

? 是癌細胞所處的微環境的變化從而改變了癌細胞的轉錄狀態，改變了癌細胞的耐藥性？

4.風險評估和早期檢測

單細胞測序可對易感體質人群進行患病風險評估。

參考文獻：

1.Unravelling biology and shifting paradigms in cancer with single-cell sequencing

2.單細胞測序技術揭示基因組異常在常見腫瘤發生與轉移中的作用. R73-37

3.腫瘤異質性：精準醫學需破解的難題.[J]生物化學與生物物理進展 2015, 42(10): 881~890

4. Single-cell RNA sequencing to explore immune cell heterogeneity. Nat Rev Immunol. 2018 Jan;18(1):35-45.

5. Single-cell profiling of the developing mouse brain and spinal cord with split-pool barcoding. Science aam8999(2018).