单细胞RNA测序为癌细胞对化学疗法的多种反应提供了新的思路

化学疗法通过攻击体内迅速分裂的细胞而起作用。但是一小部分癌细胞可以承受其攻击，最终使癌症得以复发。

密歇根大学罗杰尔癌症中心的癌症研究员Jun Hee Lee博士说，要更好地理解为什么某些癌细胞存活而另一些却死亡，对于提高化疗的有效性至关重要。

使用一种称为单细胞RNA测序的技术，来自UM的研究小组首次展示了单个癌细胞群中的各个细胞对化学疗法引起的DNA损伤的反应不同。他们发现，这些反应分为三类：根据《细胞报告》上发表的发现，激活控制细胞死亡，细胞分裂或应激反应的基因。

“共同观察到，具有不同命运的细胞实际上具有完全不同的激活基因集，而这些不同的'转录组学格局'决定了化疗对DNA造成损伤后细胞的命运。”密歇根医学学院分子与整合生理学副教授。

DNA包含细胞的完整说明书，而转录为RNA的序列则讲述了在给定时间打开或关闭哪些基因的故事，也就是说，正在执行哪些单独的指令集。转录组是给定细胞内这些RNA序列的完整集合。

应用单细胞技术

Lee指出，在科学家中，单细胞分析经常与水果冰沙进行比较。许多类型的研究测量一组细胞中的特征或反应-单个参与者的混合物对整个整体都有贡献，例如冰沙中的水果。这可以提供有用的信息，但也可以掩盖各个贡献者之间的差异-相当于冰沙中草莓，蓝莓和香蕉的细胞水平等效物。单细胞技术可以解决这些个体差异。

该研究分析了来自三种结肠癌细胞系的10,000多个细胞。细胞暴露于化学治疗剂氟尿嘧啶中，氟尿嘧啶通常用于抗结肠癌和其他类型的癌症。使用其他技术和不同的化学疗法药物可以复制某些观察结果。

“以前，科学共识是，DNA损伤会导致相当均匀的转录反应，根据细胞中给定的基因表达水平，该反应以被动方式导致不同的细胞命运，” Lee说。“相反，我们发现不同的DNA损伤反应基因通常仅在共享特定细胞命运的细胞亚群中才被上调。”

该小组正在进行研究，以了解导致某些细胞命运不同的因素。

“如果我们发现某些亚群具有特定特征的细胞能够在其他细胞死亡时存活下来，那么科学家们可能会寻找针对这些细胞的特异性方法，”李说。

将数据提供给其他研究人员

由公共卫生学院生物统计学副教授Hyun Min Kang博士领导的研究小组，也正在在线提供其数据供其他研究人员使用。

“例如，其他科学家可以检查化学疗法治疗前后在单个细胞中如何表达单个基因，以及特定基因的表达与化疗剂量或其他基因的表达如何相关，” Kang说。研究人员还可以使用该在线工具测试新的假设并生成新的数据，因此有可能加速对DNA损伤反应的未来研究。