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          單細胞RNA測序為癌細胞對化學療法的多種反應提供了新的思路

          化學療法通過攻擊體內迅速分裂的細胞而起作用。但是一小部分癌細胞可以承受其攻擊,最終使癌癥得以復發。

          密歇根大學羅杰爾癌癥中心的癌癥研究員Jun Hee Lee博士說,要更好地理解為什么某些癌細胞存活而另一些卻死亡,對于提高化療的有效性至關重要。

          使用一種稱為單細胞RNA測序的技術,來自UM的研究小組首次展示了單個癌細胞群中的各個細胞對化學療法引起的DNA損傷的反應不同。他們發現,這些反應分為三類:根據《細胞報告》上發表的發現,激活控制細胞死亡,細胞分裂或應激反應的基因。

          “共同觀察到,具有不同命運的細胞實際上具有完全不同的激活基因集,而這些不同的'轉錄組學格局'決定了化療對DNA造成損傷后細胞的命運。”密歇根醫學學院分子與整合生理學副教授。

          DNA包含細胞的完整說明書,而轉錄為RNA的序列則講述了在給定時間打開或關閉哪些基因的故事,也就是說,正在執行哪些單獨的指令集。轉錄組是給定細胞內這些RNA序列的完整集合。

          應用單細胞技術

          Lee指出,在科學家中,單細胞分析經常與水果冰沙進行比較。許多類型的研究測量一組細胞中的特征或反應-單個參與者的混合物對整個整體都有貢獻,例如冰沙中的水果。這可以提供有用的信息,但也可以掩蓋各個貢獻者之間的差異-相當于冰沙中草莓,藍莓和香蕉的細胞水平等效物。單細胞技術可以解決這些個體差異。

          該研究分析了來自三種結腸癌細胞系的10,000多個細胞。細胞暴露于化學治療劑氟尿嘧啶中,氟尿嘧啶通常用于抗結腸癌和其他類型的癌癥。使用其他技術和不同的化學療法藥物可以復制某些觀察結果。

          “以前,科學共識是,DNA損傷會導致相當均勻的轉錄反應,根據細胞中給定的基因表達水平,該反應以被動方式導致不同的細胞命運,” Lee說。“相反,我們發現不同的DNA損傷反應基因通常僅在共享特定細胞命運的細胞亞群中才被上調。”

          該小組正在進行研究,以了解導致某些細胞命運不同的因素。

          “如果我們發現某些亞群具有特定特征的細胞能夠在其他細胞死亡時存活下來,那么科學家們可能會尋找針對這些細胞的特異性方法,”李說。

          將數據提供給其他研究人員

          由公共衛生學院生物統計學副教授Hyun Min Kang博士領導的研究小組,也正在在線提供其數據供其他研究人員使用。

          “例如,其他科學家可以檢查化學療法治療前后在單個細胞中如何表達單個基因,以及特定基因的表達與化療劑量或其他基因的表達如何相關,” Kang說。研究人員還可以使用該在線工具測試新的假設并生成新的數據,因此有可能加速對DNA損傷反應的未來研究。”

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