纽约-基因泰克的一个团队展示了一种利用单细胞转录组测序和克隆适应度映射来梳理克隆癌细胞群治疗反应和耐药机制的方法。
“目前描述药物反应和耐药性的模式很大程度上依赖于长期药物暴露后的终点评估，”基因泰克肿瘤研究部门的共同通讯作者Xin Ye和Scott Foster及其同事写道。
他们解释说:“虽然这一过程可以有效地识别抗性机制，但它在发现使特定亚种群存活下来的既存特征和早期适应性变化方面的能力有限。”“我们认为，一个同时追踪肿瘤细胞起源和比较不同疗法的即时反应/命运的系统可以大大加快药物反应/耐药性的研究。”
对于一个研究发表在自然生物技术vwin德赢ac米兰合作周三，研究人员使用一种名为“跟踪差异克隆反应scRNA-seq”或TraCe-seq的单细胞RNA测序方法，追踪数百个表皮生长因子受体(EGFR)突变肺癌细胞对治疗的克隆反应。这些细胞被不同的egfr靶向疗法处理，包括干扰酶结合的传统激酶抑制剂和更多涉及目标蛋白降解的新疗法。
该团队解释说，这种方法依赖于多种细胞条形码和顺序单细胞测序的结合。虽然条形码步骤可以在扩展的、未经处理的细胞培养和暴露于不同药物的培养子集中跟踪克隆适应度，但scRNA-seq谱提供了这些细胞反应背后的表达变化的一瞥。
“[W]e开发了TraCe-seq，通过在接受抗癌治疗的异质人群中同时测量克隆适应度及其转录轨迹，快速捕获治疗反应的起源和早期适应过程。”作者解释说，这种方法“能够在亚群体和单细胞分辨率下对不同的治疗方式进行直接和全面的比较，并提供了对决定药物反应和随后耐药性的预先存在的转录特征的洞察。”
在评估了几种细胞类型中的TraCe-seq后，研究人员将该方法应用于EGFR突变肺癌细胞，使用EGFR抑制剂厄洛替尼(基因泰克的特罗凯)治疗4天，EGFR抑制剂/降解化合物称为GNE-104，或类似的化合物称为GNE-069，不能降解蛋白质。
基于治疗前和治疗后细胞的条形码多样性模式，以及对数千个未治疗或接触每种化合物的细胞的基因组学scRNA-seq图谱的10x分析，他们发现，与使用埃洛替尼或GNE-069治疗的细胞相比，使用EGFR抑制剂/降解剂GNE-104治疗的肺癌细胞治疗后的适应度更明显，尽管暴露于所有三种药物的EGFR突变肺癌细胞的MAP激酶通路活性有所下降。他们的研究结果表明，靶向EGFR降解产生的抗癌生长效果比传统的抑制剂化合物更温和。
作者写道:“我们的研究结果表明，靶向降解并不总是优于酶抑制，并建立TraCe-seq作为一种方法来研究已有的转录程序如何影响治疗反应。”
研究小组利用scRNA-seq作用下处理细胞和未处理细胞的相应表达数据，深入研究了治疗反应的差异——以及在易受治疗的细胞和耐治疗细胞中发现的转录特征。例如，当谈到EGFR抑制剂反应时，结果强调了内质网应激的作用，为开发未来的治疗方法提供了线索。
此外，作者建议，类似的策略可以用于询问在其他癌细胞类型和治疗环境中的治疗反应。
“我们预计TraCe-seq方法将通过揭示预测对不同分子模式或治疗组合的反应和耐药性的未知特征，指导未来疗法的发展。”作者写道，“TraCe-seq条形码种群可以在多个时间点采样，以随着时间的推移收集克隆分辨率的转录信息，从而为研究不同环境下异质种群的进化提供了一种普遍适用的方法。”