纽约-利用单细胞测序数据，德克萨斯大学MD Anderson癌症中心的研究人员已经开始探索克隆多样性，并确定急性髓系白血病的进化。
通过更好地了解癌细胞的异质性，研究人员可以深入了解癌症是如何发展的，以及哪些靶向治疗方法可能是治疗癌症的最佳方法。为此，MD Anderson的Koichi Takahashi领导的研究人员对100多名AML患者的样本进行了单细胞测序。
根据他们生成的单细胞数据，研究人员发现了往往同时发生的驱动突变以及相互排斥的突变，并开始梳理其中一些突变的进化史，正如他们所报告的那样在周三自然通讯．通过一组纵向样本，他们进一步观察了克隆结构在不同处理下的变化，表明单细胞分析可以为治疗决策提供依据。
高桥在一次采访中说:“到目前为止，AML——或者实际上任何癌症——还没有被单细胞DNA测序平台很好地描述。”“我们只是想了解AML基因多样性的情况，而不是只看几个病例——我们想做一个大的队列分析。”
通过采用基于单细胞的方法，研究人员希望能以高分辨率生成AML患者细胞多样性的图像。利用Mission Bio公司的Tapestri单细胞测序平台，Takahashi和他的同事分析了来自123名AML患者的154份骨髓单个核细胞样本。此外，他们还通过传统的大体积测序对样本进行了分析，他们使用这种方法来指导他们使用哪个靶基因组进行单细胞测序分析。
总的来说，他们对超过73万个细胞进行了测序，在31个癌症相关基因中发现了543个体细胞突变，其中98%的突变经过了正交验证。他们检测到的最常见突变是NPM1，其次是DNMT3A和NRAS。
他们进一步发现，虽然在同一名患者中发现了许多功能冗余的突变，但这种改变往往在相互排斥的克隆中发现。这扩展到影响受体酪氨酸激酶(RTK)/Gas GTPase (RAS)/MAP激酶(MAPK)信号通路基因以及IDH1和IDH2突变和TET2和IDH突变的改变。这向研究人员表明，细胞要么不需要两个突变，要么当它们同时出现时，突变是有毒的——这可能为研究提供了一个潜在的治疗途径。
由于他们的分析是基于癌症基因的突变，研究人员还注意到大约一半的AML患者表现出线性克隆进化——Takahashi指出的一种典型的癌症发展模式——但一半表现出分支克隆进化。Takahashi补充说，已知在癌症和AML中会出现分支模式，但他指出，在这里，他们能够以更大的信心和稳健性重建它。
一些患者表现出极端的分支爆发，高桥说，这让他想知道为什么有些病例需要亚克隆的多个分支。他进一步指出，这一发现可能会在未来的分析中加以研究。
此外，他和他的同事利用Tapestri平台的一个特性，允许他们同时分析超过12名患者的单细胞DNA和细胞表面蛋白，首先用抗体处理样本。由此，他们分析了细胞间基因型-表型的相关性，例如，NPM1或IDH突变的细胞表达较低水平的CD34和HLA-DR，而单个TP53突变的细胞有CD34+CD117+表型，但双TP53突变的细胞有单核细胞免疫表型。
对于十几名患者，研究人员有一组纵向样本，这使他们能够检查他们的克隆结构如何在治疗中发生变化。例如，一名接受azacitidine和sorafenib (FLT3抑制剂)治疗的患者，其FLT3突变亚克隆与复发相关，提示克隆选择正在进行中。类似地，另一名患者在使用azacitidine和IDH2抑制剂enasidenib治疗期间表现出NRAS和PTPN11、FLT2-ITD和IDH1突变的克隆选择。
Takahashi说:“这些信息也可以从纵向批量测序数据中获得，但我认为单细胞数据独特地提供了一个又一个克隆动态的细致视图，这是通过批量测序不可能实现的。”他补充说，他的计划之一源于这项工作，是衡量单细胞测序是否可以应用于残余疾病监测工作。