Cell：單細胞測序繪製骨髓基質細胞全景圖譜，助力急性白血病診斷治療

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.040

最新發布在《Cell》雜誌上的一項研究表明，單細胞測序可以繪製骨髓基質細胞的完整類群，並為白血病研究提供新的視角。這一新研究由美國哈佛大學的David T. Scadden教授和馬薩諸塞州綜合醫院Broad研究所的Aviv Regev團隊合作完成。該研究的創新點在於使用了單細胞RNA測序（scRNA-seq）技術對急性髓（細胞）性白血病（AML）小鼠的骨髓基質細胞進行研究。

David T. Scadden教授（右一）及其同事 圖片來源：馬薩諸塞州綜合醫院

新研究視角：骨髓基質

AML是一種高度致命的白血病類型，常常發生在骨髓細胞成長周期發生中斷時血液中未成熟細胞過度繁殖的情形下。一般情況下，被診斷為AML的成年人5年生存率最多只有30％。

針對這一「絕對致命」的血癌類型，利用AML小鼠模型研究發現，在病程發展過程中，骨髓基質細胞改變了骨髓微環境，導致骨髓幹細胞和血液發育幹細胞因子的生長被阻斷。

因此，探索骨髓基質細胞映射骨髓微環境或許成為白血病研究提供了新的視角。儘管基質細胞充斥在幾乎所有器官中，且其成分並不為人所知，但它對器官發育和身體調控修復都起到關鍵作用。此外，骨髓基質細胞更是發揮著影響造血功能的重要角色，對白血病的發展有著不可取代的作用。

新研究手段：單細胞測序（scRNA-seq）

本次研究創新性地運用了單細胞測序手段對骨髓基質進行歸類，來驗證不同類別的基質亞群對調控造血功能關鍵因子表達上的差異，同時也探究骨髓基質與癌細胞通信之間的關係，進一步認識AML的病因。

首先，研究人員對穩態條件的骨髓基質進行單細胞測序。

研究人員通過聚類分析將骨髓基質細胞歸納為17個類別，並進一步分析了不同類別的基質細胞在基因表達特徵上的差異，以探究類別之間的分化關係，和同一類別內部深層分化的潛能。

研究人員分析發現，這兩種不同類型的分化關係擁有不同的分化來源，並在調控造血功能關鍵因子的表徵水平上也有顯著差異，具有不同造血分化潛能。

接著，研究人員利用單細胞測序檢測急性髓性白血病與基質細胞的相互關係。

研究人員發現，新發的AML導致了間充質成骨分化和正常造血所必需的調節因子的下調；並干擾骨髓基質幹細胞中關鍵因子的表達，破壞正常血細胞的生成，促進腫瘤發展。並且，隨著癌細胞的生長，基質細胞各亞群比例也發生顯著變化，這一變化與AML病人中觀察到的細胞群體變化相一致。

卡羅林斯卡醫學院女性和兒童健康系助理教授Ninib Baryawno全程參與了這一研究項目。他表示，「我們對骨髓基質細胞進行了獨特而完整的表徵，結果比以前預期的要複雜得多。但我們的工作為癌細胞如何實現與特定基質細胞進行通信並破壞正常組織功能來促進腫瘤生長提供了證據。」

他表示，在未來的研究中，還可以深入了解癌細胞是如何在細胞和分子水平的幾個層面上改變基質的，這也是白血病治療必須考慮到的不同層面。另外，這一研究也為單細胞測序在其他疾病治療研究中的應用提供了相關經驗。

End

參考資料：

[1] A Cellular Taxonomy of the Bone Marrow Stroma in Homeostasis and Leukemia

[2] The bone marrow microenvironment at single-cell resolution

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