每種癌癥都始于一個(gè)單細(xì)胞，最近，美國(guó)Jackson實(shí)驗(yàn)室(JAX)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種精確和可靠的方法——開(kāi)放染色質(zhì)的全基因組分析，來(lái)識(shí)別引起特定類(lèi)型白血病的細(xì)胞，這對(duì)于癌癥預(yù)后結(jié)果有很大的價(jià)值。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在7月11日的《Nature Communications》。

本文第一作者、JAX助理教授Jennifer Trowbridge博士指出：“知道癌細(xì)胞的起源細(xì)胞，可以讓我們深入了解腫瘤亞型，以及可能的診斷和治療益處。但是目前，識(shí)別大部分腫瘤細(xì)胞的起源細(xì)胞的方法，一直都是不成功的。”

染色質(zhì)是在細(xì)胞核中的材料，在細(xì)胞分裂過(guò)程中凝結(jié)形成染色體，是由DNA、被稱(chēng)為組蛋白的蛋白質(zhì)和RNA組成的。每種類(lèi)型的細(xì)胞都有一個(gè)特有的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括封閉的染色質(zhì)——緊緊纏繞在核小體周?chē)⑶蚁鄬?duì)不活躍，和開(kāi)放的染色質(zhì)——寬松的材料片段，與編碼在DNA中的調(diào)控元素相互作用。

Trowbridge假設(shè)，分析大量腫瘤細(xì)胞中的開(kāi)放染色質(zhì)，可以提供一種可能的改進(jìn)方法，來(lái)識(shí)別癌細(xì)胞的起源，因?yàn)槿旧|(zhì)結(jié)構(gòu)有著細(xì)胞類(lèi)型的特異性。

她的實(shí)驗(yàn)室采用一種急性髓系白血病(AML)的小鼠模型，是由MLL-AF9的表達(dá)驅(qū)動(dòng)的，這個(gè)融合致癌基因是由人類(lèi)染色體9和11之間的染色體易位形成的。他們開(kāi)始于五個(gè)不同的、正常細(xì)胞類(lèi)型，存在于小鼠和人類(lèi)的骨髓中：長(zhǎng)期造血干細(xì)胞（HSCs）、短期HSCs、多能祖細(xì)胞、常見(jiàn)的髓系祖細(xì)胞和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞。由這些不同的起源細(xì)胞發(fā)展而來(lái)的AML，當(dāng)被移植到小鼠體內(nèi)后，有不同的外顯率和侵襲性，干細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞系是最具侵襲性的，而定向祖細(xì)胞系則是最少侵襲性的。這些模式也反映在每個(gè)細(xì)胞株中白血病啟動(dòng)細(xì)胞的頻率，HSCs具有最高的頻率，定向祖細(xì)胞則具有最低的頻率。

為了在這些不同的AML樣本中分析開(kāi)放染色質(zhì)，并將它們與正常細(xì)胞中開(kāi)放染色質(zhì)模式進(jìn)行比較，Trowbridge與JAX助理教授Duygu Ucar博士共同合作，來(lái)研究基因調(diào)控，包括染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，他們?cè)?/span>AML樣本中確定了開(kāi)放的染色質(zhì)標(biāo)簽和基因表達(dá)模式，可讓我們將干細(xì)胞來(lái)源的AML與原發(fā)AML的祖細(xì)胞區(qū)分開(kāi)來(lái)。

這些結(jié)果在人類(lèi)數(shù)據(jù)中證實(shí)了一些標(biāo)志，表明當(dāng)一個(gè)祖細(xì)胞被轉(zhuǎn)化為白血病腫瘤的時(shí)候，它的細(xì)胞階段對(duì)白血病的臨床進(jìn)展有所影響，具有較早期起源細(xì)胞的癌癥更具侵襲性。

研究人員注意到，對(duì)正常人類(lèi)干細(xì)胞和祖細(xì)胞類(lèi)型以及AML患者群中的開(kāi)放染色質(zhì)進(jìn)一步研究之后，這種分析方法將基于細(xì)胞的起源確定具有預(yù)后意義的精確區(qū)域，換句話說(shuō)，確定一種寶貴的人類(lèi)癌癥生物標(biāo)志物。

此外，Trowbridge說(shuō)，她的實(shí)驗(yàn)室和Ucar之間的合作——實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家和計(jì)算科學(xué)家在小鼠建模和人類(lèi)基因組學(xué)之間的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)研究發(fā)現(xiàn)的一個(gè)非常有前途的模型。

“如果沒(méi)有與精通人類(lèi)基因組學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)同事之間的密切合作，這項(xiàng)研究就不可能行得通。本研究利用對(duì)我們來(lái)說(shuō)嶄新的先進(jìn)基因組和基因組測(cè)序技術(shù)，并讓我們迅速?gòu)倪@些技術(shù)中提取最大價(jià)值，將我們的結(jié)果與人類(lèi)基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和比較，揭示最具有轉(zhuǎn)化相關(guān)性的潛在生物學(xué)機(jī)制，我們將繼續(xù)進(jìn)行研究。”