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测序周报·科研篇:单细胞测序研究有力支持癌症干细胞假说

作者:测序中国来源:测序中国 日期:2016-11-07

测序周报·科研篇:单细胞测序研究有力支持癌症干细胞假说

2016-11-06 测序中国
本周关注

单细胞测序研究有力支持癌症干细胞假说

美国麻省总医院(MGH)和Broad研究所的研究人员在单细胞水平上分析脑肿瘤基因组发现,癌症干细胞促进了少突神经胶质瘤的生长,少突神经胶质瘤是一种生长缓慢但不可治愈的脑癌。这是首篇识别癌症干细胞及其在人类脑肿瘤样本中的分化后代的研究,相关结果于11月2日在线发表在《Nature》上。

该文章的共同通讯作者,MGH病理科的Mario Suvà说,“我们的工作强有力地支持,癌症干细胞是这些肿瘤生长的主要来源,因此,这些癌症干细胞可称为有前景的治疗靶标。”

近年来的研究表明,癌症干细胞——肿瘤内表现出干细胞特征并且可以分化为其他特定类型癌细胞的细胞——在多种类型肿瘤的进展和治疗抗性中发挥作用,特别是在血液系统肿瘤中,例如白血病。若干个研究支持癌症干细胞在名为成胶质细胞瘤的侵袭性脑肿瘤中的作用,但是这些研究是在小鼠中种植人类肿瘤,因此它们与人类癌症的相关性遭到质疑。

为了更准确地反映驱动少突神经胶质瘤的机制,研究人员使用RNA测序直接在单细胞水平上研究了六个早期人类肿瘤样品中的基因表达。

他们对超过4,000个个体肿瘤细胞进行分析,发现了三种发育类型的癌细胞:一种类似于神经干细胞,另两种表现出分化的特征。研究者观察到,每个患者中只有一部分癌症干细胞显示出增殖的迹象,而其他癌细胞则没有。重要的是,这三种癌细胞类型在癌细胞的不同遗传克隆(genetic clones,基因突变模式相同的细胞)中均被发现。

Suvà表示,“肿瘤内不同亚克隆表现出相同的发育模式这一研究结果表明,无论是对于干细胞还是分化的癌细胞,发育程序决定了少突胶质细胞瘤的遗传进化的发生,这是支持癌症干细胞模型的关键。尽可能多地理解肿瘤组织的遗传与非遗传决定因素,是我们理解肿瘤增殖和新疗法设计的关键。我们的工作表明,靶向特异性的干细胞表型,例如用免疫疗法,可能有益于少突胶质细胞瘤患者。”

参考文献:Itay Tirosh etal, Single-cell RNA-seq supports a developmental hierarchy in humanoligodendroglioma, Nature (2016). DOI: 10.1038/nature20123

来源:测序中国

本周科研进展
  1. 传统物种的概念是指与其他类群有生殖隔离的类群。然而基因组上的证据有力地证明我们的近亲黑猩猩还和另一个物种有杂交。10月28日发表在《Science》上的一项研究表明,在类人猿开始进化出它们各自特征的200万年中,黑猩猩和倭黑猩猩至少在一起混合了两次。虽然目前还不清楚所获得的基因最终是有益的还是有害的,这一发现加强了跨物种交配在类人猿的进化中发挥了重要作用的想法。

  2. 近期,来自美国康奈尔大学的顾正龙(Zhenglong Gu)教授及其同事,在《PLOS Genetics》上发表的一项研究表明,患有自闭症谱系障碍(ASD)的儿童,与其他家庭成员相比,他们线粒体DNA中有着更多的有害突变。这些突变可以从母亲那里遗传,或者是发育过程中自发突变的结果。

  3. 北京大学生命科学学院、北大生物动态光学成像中心魏文胜研究组和哈佛大学公共卫生学院刘小乐(Shirley Liu)研究组合作,设计了一种配对指导RNA(paired-guide RNA,pgRNA)筛选方法,通过pgRNA引入的基因组大片段删除来破坏lncRNA表达及功能,以发现功能元件。他们确定了51个lncRNA,在Huh7.5 OC细胞中正向或负向调节细胞生长。该研究于10月31日发表在《Nature Biotechnology》上。

  4. 由美国贝勒医学院及来自其他国家的科学家组成的研究小组发现,较为罕见的神经综合症是由ATAD3A基因突变所导致的,ATAD3A突变能够导致线粒体异常表型。该研究成果发表在《美国人类遗传学杂志》上,有助于研发该类疾病的诊断工具和治疗方法。

  5. 非侵入性产前检测(NIPT)是一种通过分析母体血浆或血清循环DNA获得子宫内胎儿的基因组状态的方法。越来越多的医生和医院可能使用NIPT,该技术推广到其他诊断的应用潜力也是巨大的。Cell旗下的《Trends in Molecular Medicine》在11月份的刊物上推出了一期关于NIPT的前瞻性综述。这篇综述讨论了NIPT诊断的最新进展,它的应用和局限性,以及未来技术的发展和可能的临床应用。

  6. 香港中文大学李嘉诚健康科学研究所的卢煜明研究组通过对母体血浆DNA进行全基因组测序(195×和270×单倍体基因组覆盖),探索了第二代无创性胎儿全基因组分析方法的限制与改良。研究人员结合一系列生物信息学筛选方法,以高于之前报道的两个数量级的阳性预测值,检测到胎儿新发突变。这一研究成果发布在10月31日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

  7. 近期,清华信息科学与技术国家实验室(筹)谢震课题组在减少基于CRISPR/Cas的基因线路大小这一方面取得突破性进展。该课题组于10月3日在《自然·通讯》发表的研究论文,首次报道了在哺乳动物细胞中,通过合理拆分Cas9/dCas9蛋白,利用多输入合成基因线路感知不同分子信号,如细胞特异的microRNA,实现了在不同类型细胞中对Cas9/dCas9活性的精确调控,为精确控制CRISPR/Cas9基因编辑工具提供了新的策略。

  8. 最近,卡罗林斯卡学院的研究人员开发出了一种单细胞转录组测序方法,可测量单个胚胎干细胞中短的非编码RNA序列的绝对数量。这种新方法可以加深我们对于“基因是如何被调节的、不同的细胞类型如何发展”的理解。相关研究结果发表在10月31日的《Nature Biotechnology》。

  9. 《Genome Biology》杂志发布了远东豹(Far Eastern Amur leopard)的首个全基因组序列,为人们揭示了肉食对基因多样性和种群规模的影响。特别的饮食会使动物发生生理、生化和形态上的适应。研究人员认为,肉食在进化上是一种不稳定的饮食方式。猫科动物基因多样性相对较低,种群规模相对较小,这可能就是因为它们的饮食要求过于严格。

新发表文章

 

 

1
新技术

 

INTEGRATE-Neo: A pipeline for Personalized Gene Fusion Neoantigen Discovery. Zhang J et al. Bioinformatics. 2016 Oct 24.

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CLIP Tool Kit (CTK): a flexible and robust pipeline to analyze CLIP sequencing data. Shah A et al. Bioinformatics. 2016 Oct 22.

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Comparison of high-throughput sequencing data compression tools. Numanagić I et al. Nat Methods. 2016 Oct 24.

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Simul-seq: combined DNA and RNA sequencing for whole-genome and transcriptome profiling. Reuter JA et al. Nat Methods. 2016 Nov.

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The START App: a web-based RNAseq analysis and visualization resource. Nelson JW et al. Bioinformatics. 2016 Sep 30.

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2
微生物

Exploring the impact of post-harvest processing on the microbiota and metabolite profiles during a case of green coffee bean production. De Bruyn F et al. Appl Environ Microbiol. 2016 Oct 28.

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Yeast cells reveal the misfolding and the cellular mislocalisation of the human BRCA1 protein. Thouvenot P et al. J Cell Sci. 2016 Oct 17.

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Gene expression profile of endothelial cells during perturbation of the gut vascular barrier. Spadoni I et al. Gut Microbes. 2016 Nov.

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3
肿瘤

Genomic heterogeneity and exceptional response to dual pathway inhibition in anaplastic thyroid cancer. Gibson WJ et al. Clin Cancer Res. 2016 Oct 17.

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Integrative Systemic and Local Metabolomics with Impact on Survival in High Grade Serous Ovarian Cancer. Bachmayr-Heyda A et al. Clin Cancer Res. 2016 Oct 19.

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Systematic profiling of short tandem repeats in the cattle genome. Xu L et al. Genome Biol Evol. 2016 Oct 24.

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Transcriptome analysis of distinct long non-coding RNA transcriptional fingerprints in lung adenocarcinoma and squamous cell carcinoma. Wei Y et al. Tumour Biol. 2016 Oct 29.

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Rapid metagenomic next-generation sequencing during an investigation of hospital-acquired human parainfluenza virus 3 infections. Greninger AL et al. J Clin Microbiol. 2016 Oct 26.

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Single-cell RNA-seq supports a developmental hierarchy in human oligodendroglioma. Tirosh I et al. Nature. 2016 Nov 2.

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Plasma glutamate carboxypeptidase is a negative regulator in liver cancer metastasis. Lee JH et al. Oncotarget. 2016 Oct 28.

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4
其他

Single-cell sequencing of the small-RNA transcriptome. Faridani OR et al. Nat Biotechnol. 2016 Oct 31.

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HDAC7 is overexpressed in human diabetic islets and impairs insulin secretion in rat islets and clonal beta cells. Daneshpajooh M et al. Diabetologia. 2016 Oct 29.

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Long noncoding RNA Tug1 regulates mitochondrial bioenergetics in diabetic nephropathy. Long J et al. J Clin Invest. 2016 Nov 1.

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转自《测序中国》

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