克隆多样性可以反映肿瘤内体细胞突变积累的历史。近几年越来越多的证据支持克隆多样性在癌症治疗耐药、复发和不良预后中的作用。因此，克隆结构的精确表征对于理解肿瘤发展的进化史及其与治疗耐药的关系至关重要。
目前肿瘤克隆结构的研究大都是通过肿瘤样本高通量测序的变异等位基因频率(VAF)推算得出。但是，从传统高通量测序数据推断克隆异质性和肿瘤系统发育的能力是有限的，因为无法准确推测共突变，因此难以准确重建出肿瘤克隆结构，美国安德森癌症中心的研究团队利用单细胞DNA&Protein测序数据探索了肿瘤细胞克隆多样性，发现单细胞测序分析可以为治疗决策提供一定的依据。该研究结果发表在 Nature Communications 上。
▲ 图1. 文章发在 NatureCommunications上
研究人员利用Mission Bio的Tapestri单细胞测序平台，对123名AML患者的154份骨髓单个核细胞进行了单细胞测序，并进行了常规二代测序。单细胞方法检测到31个癌症相关基因中的543个体细胞突变。其中530个(98%)突变完成并得到了正交验证，被scDNA-seq和bulk-seq同时覆盖的区域，bulk NGS检测出的突变均被单细胞DNA测序检出。123位患者中常见的突变发生在NPM1，其次是FLT3 ，DNMT3A ，NRAS 。
使用单细胞数据分析发现同一样本中检测到功能冗余的突变它们在细胞水平上出现在相互排斥的克隆中。单细胞测序数据和常规二代测序相比能够更显著地揭示AML驱动基因之间有显著的共现和互斥关系，因为单细胞DNA测序能够直接测定同一个细胞内的突变组合。综合来看单细胞基因型数据为二代测序数据提供了细胞水平突变关系证据，这不仅对之前二代测序研究推测的结果做了验证，而且纠正了之前二代测序得到的错误关系。
▲ 图2. 基于单细胞测序和常规二代测序数据分析AML驱动突变之间的关系
研究人员使用SCITE模型分析单细胞DNA测序结果，为患者重建了肿瘤进化树，结果显示，55%表现为线性克隆进化， 45%表现为分支克隆进化，而同时进行的二代测序结果无法直接构建出相同分辨率的进化树。通过异种移植，展示了单个亚克隆的白血病启动能力，并利用scDNA-seq构建这群白血病启动细胞的异质性和功能适应性。
为了进一步分析AML的基因型和表型的相关性，使用Tapestri平台分析了26位患者的单细胞DNA和细胞表面蛋白，发现TET2单突变的细胞具有髓系和淋系标志物CD3+，CD19+，CD22+，CD11b+表型；双突变TET2-U2AF1与更早期髓系标记蛋白CD123和CD13密切相关。
▲ 图3. 基因型与免疫表型关系
最后，研究人员对克隆群体结构如何响应治疗进行了研究，使用单细胞测序对15名患者的46个纵向样本进行测序分析。观察到在使用阿扎胞苷（azacitidine）和IDH2抑制剂依那昔布（enasidenib）治疗期间患者表现出对带有NRAS、 PTPN11、FLT3-ITD和IDH1突变亚克隆的选择，这与之前报道的对IDH2抑制剂的耐药机制一致。
▲ 图4. IDH2抑制剂耐药的克隆选择
研究人员使用单细胞测序技术对AML的克隆多样性和进化模式进行了深入研究，更清晰的展示了AML的基本克隆结构和克隆关系，进一步说明单细胞测序可以对克隆进化进行更精确的分析。
2022年，比欧联科正式引入美国基因诊断公司Mission Bio TapestriTM 平台，在单细胞DNA测序领域达成深度战略合作。借助Mission Bio的单细胞DNA+Protein测序平台，比欧联科将帮助科研人员从单个细胞的视角，全面了解单个样品的异质性，助力精准医疗和个体化用药的临床研究。
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