发现DNA甲基化细节脑癌

威尔康奈尔医学研究员领导的研究小组,纽约基因组中心,哈佛医学院麻省总医院和麻省理工和哈佛异形在前所未有的细节,成千上万的单个细胞取样从病人的脑部肿瘤。结果,以及开发的方法获得这些结果,代表在癌症研究中取得重大进展,并最终可能导致更好的检测方法,监测和治疗癌症。

作为自然遗传学研究人员报道,9月30日,他们使用先进的技术来记录基因突变,基因活动和gene-activity-programming痕迹DNA甲基化,在单个肿瘤细胞取样从神经胶质瘤患者,最常见的一种脑癌。这样他们映射不同的肿瘤细胞的行为或“国家”在神经胶质瘤,和识别关键编程标志出现神经胶质瘤细胞从一个状态转移到另一个地方。这些编程痕迹,原则上,就未来的药物。

将单细胞方法与分子钟技术相结合,研究人员创建采样肿瘤细胞“祖先树”,描绘他们的历史状态的变化。

“这就像有一个时间机器可以从病人的肿瘤样本,推断出很多的细节,肿瘤一直在发展,”博士说文章的第二作者丹•兰道医学副教授分部的血液学和医学肿瘤学和桑德拉和爱德华·梅尔癌症中心的一员在威尔康奈尔医学,和一个纽约基因组中心的核心成员。

“我们已经能够观察,对我们应该如何产生根本影响考虑治疗神经胶质瘤,”文章的第二作者马里奥苏瓦博士说,哈佛医学院病理学副教授,病理学家在马萨诸塞州总医院和广泛的麻省理工学院和哈佛大学的一员。

肿瘤细胞通常散装的特征,而不是单独在相对简单的方法,例如由受体的细胞类型的起源和在他们的表面。Drs。朗道和苏瓦,然而,帮助先锋“单细胞multi-omics”方法的使用分析肿瘤细胞单独和更多的细节。

在新的研究中,他们使用了三层method-recording不仅基因序列和基因转录信息,而且“后生”transcription-controlling甲基化标记的dna对个人第一次直接从病人肿瘤细胞。科学家采样平均超过100肿瘤细胞从每个7所谓IDH-mutant神经胶质瘤患者,从七更难治性神经胶质瘤患者称为IDH-wildtype胶质母细胞瘤。

他们发现在癌症细胞倾向于在四个不同的州之一,从癌州等州的更成熟的脑细胞。他们还发现了不同的DNA甲基化模式似乎占这些状态之间的转移;这样的模式在原则上可以中断与未来疗法抑制状态改变和肿瘤发展缓慢等。

尽管研究者的捕获是什么本质上采样肿瘤细胞状态的快照,他们还设计了一个分子钟方法,基于自然发生的随机DNA甲基化的变化随着时间的推移,计算每个cell-depicting历史的谱系树的不同状态,回到肿瘤的起源。

血统的树木在其他方面透露,胶质母细胞瘤细胞,从低级的神经胶质瘤细胞相比,有一个高度的“可塑性”使他们相对容易之间来回切换干细胞状态和更成熟的状态。

“IDH-wildtype胶质母细胞瘤的塑料蜂窝架构可能允许它生存stem-cell-killing治疗由再生从池更成熟的细胞,这些细胞“co-first作者费德里科•Gaiti博士说,朗道实验室的博士后。

结果总体上提供了一个丰富的见解对神经胶质瘤的动力学,应该有用的见解在发展中更好的检测方法,分段、监测和治疗他们。

研究人员现在计划使用他们的单细胞multi-omics研究神经胶质瘤如何应对不同的治疗方法。原则上,他们说,这种方法可用于研究开发的任何类型的肿瘤,甚至基因突变的积累随着年龄的健康组织。

参考:Chaligne R, Gaiti F, Silverbush D, et al。表观遗传编码,遗传和可塑性的神经胶质瘤细胞转录状态。Nat麝猫。2021:1-11。doi:10.1038 / s41588 - 021 - 00927 - 7

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