【Nature子刊】qPCR克隆条形码——助力癌症活细胞功能分析!

来自哈佛医学院的研究团队针对目前单细胞分析方法不容易实现活细胞检索的局限性，开发了基于PCR的定量和下一代测序方法。了解细胞异质性和克隆适应性对癌症研究尤为重要。临床上，肿瘤内多样性与治疗反应、转移能力和患者生存率呈负相关。虽然肿瘤细胞亚群突变谱的差异可能是肿瘤异质性的最佳记录参数，但最终是功能异质性，这是遗传和非遗传异质性来源的结果，影响了疾病进展的过程。一种称为SunCatcher的分子条形码方法，提供了一种快速，廉价且高度灵敏的方法，基于qPCR的检测方法比NGS更敏感快速、可靠且便宜。

近日，来自哈佛医学院的研究团队针对目前单细胞分析方法不容易实现活细胞检索的局限性，开发了基于PCR的定量和下一代测序方法，用于在体外和体内鉴定和定量BC。这一研究成果发表在《 Nature Communications》杂志上，题为“Clonal barcoding with qPCR detection enables live cell functional analyses for cancer research”。一种名为SunCatcher的克隆分子条形码方法，该方法可实现纵向跟踪和活细胞功能分析。

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31536-5

肿瘤异质性与细胞可塑性

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细胞图谱和谱系技术对于描述正常和病理环境中复杂组织的异质性和克隆动力学非常有用。通过分析核型，评估特定基因的杂合性以及分析病毒整合模式，得出了对造血的早期见解。虽然由于缺乏敏感性和定性而受到限制，但这些技术使克隆种群的第一次有效跟踪成为可能。

了解细胞异质性和克隆适应性对癌症研究尤为重要。临床上，肿瘤内多样性与治疗反应、转移能力和患者生存率呈负相关。虽然肿瘤细胞亚群突变谱的差异可能是肿瘤异质性的最佳记录参数，但最终是功能异质性，这是遗传和非遗传异质性来源的结果，影响了疾病进展的过程。大规模测序工作和单细胞RNA测序和单核测序等技术揭示了人类癌症多样化的突变和转录景观。

因此，在实验和临床前环境中解释并正确模拟肿瘤异质性和细胞可塑性对于改善癌症治疗结果至关重要。在采用基因编辑的研究中，功能异质性会影响数据解释，并设计了一种新的CRISPR / Cas9方案，该协议在基因编辑之前结合了单细胞克隆步骤，以生成适当匹配的对照和编辑细胞。

分子条形码与SunCatcher

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分子条形码技术的出现，非编码的DNA序列使用病毒感染稳定地集成到复杂细胞群的基因组中，可以同时跟踪数千个克隆群体。在癌症研究中，DNA条形码技术已被用于成功追踪异质性肿瘤细胞群中的克隆动力学。那些早期的追溯技术利用条形码库感染方法，同时被引入单个肿瘤细胞群中。虽然这种高复杂性的条形码文库能够在各种实验环境中对克隆多样性进行纵向定量，但它们无法对感兴趣的细胞群进行表征，功能分析或操作。

最近，已经开发了几种复杂的方法来追踪和研究某些选定的条形码细胞，包括表达条形码和基于CRISPR的克隆检索。然而，其中一些方法在可以选择用于研究的条形码细胞数量方面受到限制，特别是对于阴性选择的克隆，并且这些技术并不总是被广泛使用。

 一种称为SunCatcher的分子条形码方法，它提供了一种快速，廉价且高度灵敏的方法来检测，鉴定，定量，分离和研究感兴趣的单个克隆或克隆混合物。SunCatcher基于从任何复杂细胞群中生成单细胞来源的克隆群体，并用独特的可遗传分子条形码感染每个克隆群体。因此，SunCatcher 可以在实验过程中对异质性和克隆适应性的分子、表型和功能基础进行纵向和回顾性分析。重要的是，我们的方法能够研究在给定过程中被否定选择的克隆，从而发现其特定的漏洞，这在传统的分子条形码技术中可能无法实现。

研究人员将SunCatcher应用于条形码来自各种小鼠和人类乳腺癌细胞系的单个克隆。条形码细胞的异质池可靠地再现原始亲本细胞系的原始体外和体内生长和肿瘤进展速率。SunCatcher方法对于检测和识别早期自发性骨骼和内脏转移以及疾病进展期间经历免疫编辑或逃逸的细胞也非常有效。

qPCR与NGS

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直接比较NGS反卷积的结果与qPCR反卷积在相同肿瘤上的结果，以确定两种方法之间是否存在敏感性和/或准确性的差异。为了进行这种比较，研究者们分析了来自6种肿瘤，发现条形码组成具有显著的一致性和相关性。研究人员最后认为基于NGS的反卷积方法的优点是，如果需要更大的条形码库，它允许多路复用。基于qPCR的检测方法比NGS更敏感快速、可靠且便宜。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31536-5

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。