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文章中，研究者們描述了一種新方法，其能幫助研究者從患者機(jī)體中分離單一的癌細(xì)胞，并且繪制出細(xì)胞染色體的表觀遺傳標(biāo)記（epigenetic marks），表觀遺傳標(biāo)記是DNA或組蛋白上的化學(xué)標(biāo)記
，其能幫助控制細(xì)胞中基因的表達(dá)，從本質(zhì)上來將，其能夠編程細(xì)胞做什么及不做什么，此前研究表明，癌癥部分是由細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)改變所驅(qū)動，但研究人員卻很少在這一領(lǐng)域進(jìn)行研究，致癌基因突變卻受到了更多的關(guān)注。
這項(xiàng)最新研究中，研究人員對慢性淋巴細(xì)胞白血病（CLL）患者進(jìn)行研究，繪制出了患者機(jī)體中數(shù)千個癌變細(xì)胞中的一套表觀遺傳學(xué)標(biāo)記（表觀基因組），這種緩慢的進(jìn)行性惡性腫瘤影響著B細(xì)胞的功能，研究者分析了龐大的表觀基因組數(shù)據(jù)來闡明在表觀遺傳學(xué)水平下患者機(jī)體癌癥的進(jìn)化及進(jìn)展，以及患者如何對藥物依魯替尼的標(biāo)準(zhǔn)療法產(chǎn)生反應(yīng)。
研究者Dan Landau教授說道，利用表觀遺傳學(xué)信息我們就能夠以較高的分辨率追蹤這些癌細(xì)胞的譜系和癌細(xì)胞群的進(jìn)化，這種方法此前在人類樣本中無法進(jìn)行；同時這類分析還能夠幫助研究人員闡明不同癌癥如何適應(yīng)不同挑戰(zhàn)，比如藥物療法等，發(fā)表在Nature雜志上的研究報告中，研究者利用新技術(shù)繪制出了6名健康個體機(jī)體中800多個正常B細(xì)胞及12個CLL患者機(jī)體中超過1800個癌變細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記（甲基化作用），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CLL患者的細(xì)胞群、表面變異率（每次細(xì)胞分裂表觀遺傳組的平均改變狀況）均為異常且較高，這就會導(dǎo)致細(xì)胞間表觀遺傳學(xué)模式表現(xiàn)出千差萬別。
此前研究人員揭示了癌遺傳學(xué)水平下癌癥多樣性發(fā)生的機(jī)制，比如腫瘤中的不同細(xì)胞含有不同類型的基因突變，每個癌變細(xì)胞群中的這種龐大的多樣性意味著，在每個患者機(jī)體中，研究者都能夠處理數(shù)以千計(jì)的癌癥變異，而并不僅僅是一個實(shí)體，所有這些變化都會增加癌癥適應(yīng)挑戰(zhàn)的潛力，比如藥物療法等，文章中研究人員擴(kuò)展了這一概念以表明確實(shí)存在這種表觀遺傳多樣性。
隨后研究人員分析了表觀基因組數(shù)據(jù)來追蹤每個CLL細(xì)胞的譜系回溯至其癌癥起源，并展示其在疾病過程中是如何進(jìn)化的，研究者將CLL細(xì)胞分為不同組或者根據(jù)表觀基因組模式分為密切相關(guān)的細(xì)胞（clades），同時研究者揭示了某些進(jìn)化枝或許對依魯替尼療法敏感，后期研究者還會進(jìn)一步深入分析來對此進(jìn)行闡明，比如藥物或藥物組合在治療特性癌癥中的效果如何？同時或許也能夠幫助研究人員開發(fā)出更好的方法來監(jiān)測癌癥的進(jìn)展并檢測藥物的耐受性。
圖片來源：Rene Perez
發(fā)表在Nature Communications雜志上的研究報告中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在相同的單細(xì)胞精度下，研究者可以繪制出CLL細(xì)胞DNA上除了甲基化之外的名為組蛋白修飾的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記，通過纏繞在組蛋白上DNA就能夠包裝到染色體中，而組蛋白的微小化學(xué)改變就會放松或收緊多個點(diǎn)上的纏繞從而促進(jìn)或抑制基因表達(dá)。研究者還發(fā)現(xiàn)，CLL細(xì)胞群能與其它表觀遺傳學(xué)標(biāo)記一起使其組蛋白修飾變得多樣化。
上述研究都證實(shí)了，在表觀遺傳學(xué)水平下，CLL細(xì)胞群能夠在健康B細(xì)胞群中失去高度定義的順序，研究者Landau博士說道，正常人的細(xì)胞能在多細(xì)胞生物體中被重編程并以精確的方式來發(fā)揮作用，癌細(xì)胞會趨向于轉(zhuǎn)變成為單細(xì)胞的生命形式，就好像細(xì)菌一樣，研究人員能夠觀察到使細(xì)胞群體更具彈性的多樣化趨勢。研究者Landau及其同事所開發(fā)的方法能被用來繪制出不同種類的表觀遺傳學(xué)信息，同時還能繪制出所有單個細(xì)胞的DNA序列信息及基因表達(dá)模式。
研究者Richard Furman說道，理解單一細(xì)胞中所發(fā)生的表觀遺傳學(xué)改變或能幫助理解細(xì)胞如何對療法產(chǎn)生耐受性，以及未來如何有效抑制這些改變，相關(guān)的信息也能夠幫助CLL患者實(shí)現(xiàn)正常的壽命。研究人員希望后期能捕獲單一細(xì)胞多個層面的信息來在不同分子關(guān)系下進(jìn)行理解，并確定癌癥的進(jìn)化機(jī)制及其如何對療法產(chǎn)生耐受性，同時也能幫助研究人員開發(fā)新型療法來抑制癌癥耐藥性的產(chǎn)生。（生物谷Bioon.com）
參考資料：
【1】Tracking the epigenetic evolution of a cancer， cell by cell
Weill Cornell Medical College
【2】Alessandro Pastore， Federico Gaiti， Sydney X. Lu， et al. Corrupted coordination of epigenetic modifications leads to diverging chromatin states and transcriptional heterogeneity in CLL， Nature Communications 10， Article number： 1874 (2019) doi：10.1038/s41467-019-09645-5
【3】Federico Gaiti， Ronan Chaligne， Hongcang Gu， et al. Epigeneticevolution and lineage histories of chronic lymphocytic leukaemia， Nature 569， 576–580 (2019) doi：10.1038/s41586-019-1198-z
來源：生物谷 2019-05-25
