单细胞DNA+Protein多组学分析赋能肿瘤学研究和临床转化

上周序祯达发起了“单细胞DNA+Protein多组学分析赋能肿瘤学研究和临床转化”线上直播课，Mission Bio中国销售经理张宇以及序祯达研发实验室负责人潘轶博士在疫情这个特殊的时期共同远程连线作客序祯达直播间。错过直播的小伙伴们不用担心，我们将回放视频和演讲内容做了以下整理，接下来跟着小编一起看看吧。

整场直播围绕以下提纲对单细胞多组学前沿技术在肿瘤研究的最新应用进行分享和探讨：

1、肿瘤学研究和临床转化的挑战及应对思路

2、单细胞多组学技术及其在肿瘤学研究与诊疗中的应用

3、应用场景解析：病因机制与标志物探索；用药指导和耐药机制探索；治疗监测与良恶性鉴别

近年来出现一些前沿的单细胞多组学技术有望推动癌症研究新突破，直播过程中张宇先生提到的单细胞DNA+Protein多组学分析解决方案，是通过创新科技精准地分析复杂疾病的克隆异质性和遗传特征，解析和追踪克隆的组成结构及演化，揭示克隆之间基因型和表型的关联，从而发现疾病的生物学原理和标志物的创新诊断及疗法。

正如张宇先生在直播中所说，测定基因组、表观遗传和蛋白信息可以更好的解释细胞内为应对生理活动的变化情况，为组织中不同细胞类型的调控方式提供更好的机制性解释；另一方面，单一组学对细胞的定义可能会掺杂一定程度的主观因素，而从多个组学的角度左右辅证去定义细胞，可以尽可能的提高细胞定义的准确性，并减少主观因素的干扰。

大量研究表明，细胞异质性、克隆多样性等是影响肿瘤耐药和癌症复发的关键因素。我们也可以运用Tapestri平台两步微流控工作流技术，精准地测量数千个单细胞水平的DNA改变情况，同时检测单核苷酸变异 (SNV)、插入缺失和CNV、识别变异接合性和突变共现、检测稀有细胞群。

可以确定的是，通过这些技术平台的广泛应用，单细胞技术依旧会作为挖掘生物现象的有力工具，会有越来越多的有志之士加入到这项技术的开发中，来完善它。我们可以相信，在不久的未来，更为成熟的策略发展将会出现在世人眼前，研究单细胞层面基因表达调控机制的常见方法将被应用到更多的疾病发生机理的探究中。

问题集锦回顾

小编整理了在线观众的问题及答案，与大家共享。

问1

对于样本有什么要求？

答1

单细胞DNA测序对细胞活率的要求低于一般的单细胞RNA测序，兼容新鲜和冰冻样本；对细胞形态比较特殊的，如神经元细胞等，也可以抽核进行测序；如果进行单细胞多组学研究，则建议尽量使用新鲜样本，活率达到80%以上，利于表面蛋白的检测。

问2

这个DNA定量是相对定量还是绝对定量，有UMI吗？

答2

从单细胞角度上看是绝对定量，因为每个单细胞都被捕获到一个单独的液滴中，类似数字PCR，通过泊松分布可以进行准确定量。另外在单细胞DNA测序中不需要UMI，因为单个细胞携带的突变相当于胚系突变，不会有体细胞突变，不需要去除杂音或者干扰，所以不需要加UMI就可以实现突变的检出。

问3

能不能混样进行实验？

答3

这属于单细胞DNA比较擅长的领域，DNA可以通过SNP或者是保守位点区分出不同病人。有两种混样方式：一种通过SNP分型，很多Panel设计时已经覆盖了SNP位点，方便研究中对不同来源的细胞进行鉴别。比如在对移植后病人的监测研究中，需要分析病人的供体细胞比例，供体跟病人本人的克隆之间有没有发生一些互相作用，就可以通过单细胞DNA测序直接分辨供体和病人自身细胞；生物医药开发领域，像基因药物或者细胞药物，都有生物分布的药动学检测需求，通也可以通过单细胞SNP分型实现。

问4

做单细胞DNA测序，需要对细胞进行分选吗，比方说只检测肿瘤细胞，如果不分选，怎么对细胞进行注释？

答4

主要还是取决于不同的实验目的。如果目标是低丰度的细胞群，最好还是进行富集，单细胞DNA测序的灵敏度在千分之一到万分之一之间，如果细胞的量太少，可能会被其他细胞淹没。如果目标细胞占比可以达到千分之一以上，就可不进行富集。

对于细胞注释，可以通过几种方式：一是蛋白表达谱，通过表面蛋白区分细胞类型；另外还有DNA甲基化方法，可以通过甲基化谱进行细胞注释，甲基化谱可以分析细胞的分化阶段，还可以进行组织溯源。目前这些信息也都有相关的数据库可以利用。

问5

单细胞多组学，从科学研究到临床试验和临床应用，现在进展到了哪个阶段？

答5

目前的案例大多数处于科研和转化阶段，已经有一些早期和国外研究者合作的项目已经进入临床转化，比如在美国MSK、Anderson等知名机构中，已开始大量进行相关的MRD检测，以及良性病变和恶性克隆的鉴定等应用。相关产品在美国已经启动IVD注册申报流程，国内也在积极寻求合作。

问6

如何消除克隆性造血的干扰？

答6

可以通过多种方式实现：第一种可以通过克隆特征，以及蛋白表达谱的情况进行区分；另外，目前研究成果发现早期的克隆性造血有一些标志基因，当发展到一定阶段后，如果获得肿瘤相关信号通路基因的突变，如FLT3突变等，就可能形成真正的恶性进展。

问7

研究克隆进化一般怎么设计采样点？

答7

克隆进化研究在血液肿瘤上是比较容易实现的，一般在初诊时采一个点，在用药过程当中可以参考临床专家共识等，复发时再取一个点，就形成一个完整的进化关系。在实体肿瘤上取样难度比较大，例如有结直肠癌相关研究，采用了穿刺活检样品；如果没有活检条件，也可以采用PDX预测肿瘤进化，通过PDX肿瘤克隆结构与原始病人进行对比，观察用药过程中的克隆变化等。