單細胞測測序的現(xiàn)況和未來

      單細胞測序技術(shù)是近年來新興的基因檢測技術(shù)，與過去常用的測序技術(shù)相比，其最大的特點在于能夠在單個細胞水平上對基因組進行測序。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，讓我們盤點下近些年來單細胞測序技術(shù)帶來的新發(fā)現(xiàn)和面臨的新挑戰(zhàn)：
一、單細胞測序技術(shù)的現(xiàn)狀

1.細胞類型，細胞狀態(tài)，以及惡性和非惡性細胞
近年來scRNA-seq研究的一個新興主題是，惡性細胞傾向于主要按患者樣本聚集在它們的表達譜中，而非惡性細胞則按細胞類型聚集在它們的表達譜中。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胞更大；(2)對于惡性細胞，腫瘤間異質(zhì)性遠大于腫瘤內(nèi)異質(zhì)性。利用單細胞測序可以讓我們能夠進一步探究腫瘤內(nèi)部異質(zhì)性的模式。
2.整合體與單細胞腫瘤概況
單細胞測序亦是有局限性的：（1）scna -seq只提供了細胞轉(zhuǎn)錄組的部分樣本，與中到低表達的基因相比，更傾向于高表達的基因（2）scna -seq對樣品質(zhì)量非常敏感，因此不適合對保存不佳或處理不佳的臨床標(biāo)本進行剖面分析（3）高成本限制了對大量腫瘤進行分析的能力，而且在每個研究中通常只分析少數(shù)到幾十個樣本。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，通過單細胞RNA-seq研究腫瘤的方法將進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)分遺傳和非遺傳機制的貢獻:單細胞多組學(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、克隆擴增等。
2.細胞-細胞相互作用和空間定位：空間分辨單細胞技術(shù)
細胞的狀態(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)測和進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)，對腫瘤空間解析技術(shù)的不斷改進，以及對來自不同技術(shù)的數(shù)據(jù)的集成，將極大地推進這些方向，并提高我們對細胞-細胞相互作用和空間效應(yīng)的理解。
增加對作為細胞通訊中心介質(zhì)的配體和受體的表達的研究，從而進一步探索腫瘤內(nèi)細胞-細胞相互作用。配體-受體復(fù)合體數(shù)據(jù)庫與scRNA-seq數(shù)據(jù)對腫瘤細胞亞群定義的結(jié)合，突出了潛在的細胞-細胞相互作用。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，有必要進行后續(xù)研究，以確定個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對建立復(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將這種方法擴展到比較，并提供更詳細的復(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胞，并最終作為腫瘤復(fù)發(fā)的基礎(chǔ)。
4.腫瘤亞群:檢測、功能意義和起源
腫瘤的進展是一個進化的過程，因此，只有少數(shù)細胞能夠通過選擇逐漸出現(xiàn)新的表型。。盡管當(dāng)前的scRNA-seq研究是在測量有限的細胞數(shù)量(例如幾十到數(shù)百個)的平臺上進行的，但結(jié)合其他技術(shù)，能夠在每一批中實現(xiàn)數(shù)量級的更多細胞(例如數(shù)千個)，而未來的技術(shù)可能會進一步將這種能力擴展到數(shù)萬個沙子甚至數(shù)百萬個細胞，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譜與正常發(fā)育細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)部正在進行的分化過程的具體觀點。通過對腫瘤、正常組織和發(fā)育過程的廣泛的scRNA-seq，例如通過人類細胞圖譜(HCA)計劃，此類觀察的數(shù)量預(yù)計在未來幾年將顯著增加，包括對許多以前的觀察的改進。
5.獨特的腫瘤表型和特殊的應(yīng)答者:N = 1組的單細胞分析
治療中的異常值是相當(dāng)常見的，并且是目前面對的重要難題。通過scRNA-seq與相關(guān)技術(shù)改進(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)確測量腫瘤中單個細胞的方法，我們錯過了許多l(xiāng)TH的關(guān)鍵方面，阻礙了我們對腫瘤生物學(xué)的理解。而單細胞測序?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癌癥細胞的一把利刃，為人類健康斬破難關(guān)。
參考文獻：
Suvà M L, Tirosh I. Single-Cell RNA Sequencing in Cancer: Lessons Learned and Emerging Challenges[J]. Molecular cell, 2019, 75(1): 7-12.