癌症治療的最大挑戰之一是腫瘤的極度異質性（heterogeneous）和大量腫瘤幹細胞的存在。持續存在的腫瘤幹細胞不僅有助於復發，甚至還能重塑癌症異質性特徵要點。
腫瘤治療的一個主要障礙在於缺乏檢測腫瘤幹細胞的適當工具。隨著癌症的緩解，腫瘤幹細胞細胞便會匿跡於普通細胞的海洋之中。雖然單細胞測序的發展為研究單個細胞群體提供了絕好機會，但其中一個侷限性是其突變檢測的靈敏度不足以使人確鑿地鑑定癌細胞系。最近一期《Nature Medicine》的一篇名為“Single-cell transc riptomics uncovers distinct molecular signatures of stem cells in chronic myeloid leukemia”文章提出，使用突變特異性轉錄本靶引物的平行包含物可鑑定癌細胞。文章作者還使用單細胞RNA測序描述了固存於經酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）治療的慢性粒細胞白血病（chronic myeloid leukemia，CML）患者體內的腫瘤幹細胞。
CML的分子病因源於BCR-ABL融合基因，該基因表達活化的酪氨酸激酶，因此諸如格列衛的小分子ABL TKIs藥物使絕大多數的CML患者得到了持久的緩解。但是有一小部分CML個體的治療效果不佳，或是因為這些患者的免疫控制不足，或是患者體內一直存在的白血病幹細胞池無法被清除乾淨。
之前有研究報道，BCR-ABL陽性細胞本質上與普通幹細胞一樣，唯一的區別是表達可被ABL TKIs抑制的BCR-ABL。因此，為了徹底清除它們，必須通過更全面的分子檢測方法找到它們的存在，一種通用的檢測方法，對限制其他惡性癌症的異質性腫瘤幹細胞庫同樣重要。
然而，從患者體內將CML幹細胞與普通造血幹細胞分離並非易事。它們持續表達相同的細胞表面標誌（CD34），都沒有CD38。而且普通造血幹細胞數量遠大於CML幹細胞。
在這篇報道中，Giustacchini等人使用靶向引物擴增BCR-ABL融合特異性轉錄本，再結合單細胞RNA測序將BCR-ABL陽性和陰性幹細胞成功區別開來。與此同時，該方法還可提供全細胞轉錄譜無差分析，讓研究人員可在治療的不同階段監視白血病幹細胞和普通幹細胞的行為、信號通路和峰度。
利用該技術，根據增殖特徵和靜止行為，科學家們鑑定了兩個主要的CML幹細胞亞群。兩種罕見的靜止細胞在接受治療中選擇性地擴大增殖。
另一項重要發現是，與其他細胞不同，這兩種細胞的TGF-β、NF-κB、Wnt/β連環素和JAK-STAT通路激活發生了改變。提示在使用BCR-ABL激酶抑制劑後，可施加相關信號通路抑制劑配合，消滅殘餘CML幹細胞池。
除此之外，研究人員還發現BCR-ABL陰性細胞的基因表達指紋與正常造血幹細胞也存在差異，暗示了腫瘤微環境的重要作用。具體來說，這群獨特的BCR-ABL陰性幹細胞為細胞微環境炎症-促進抑制提供了證據。在診斷中，這類細胞群的峰度可以預測大部分TKI治療的分子反應。因此，靶向殘留CML幹細胞池的新治療策略可能需要平行鍼對介導正常幹細胞抑制的腫瘤微環境。
原文標題：
Understanding cancer from the stem cells up
Single-cell transc riptomics uncovers distinct molecular signatures of stem cells in chronic myeloid leukemia
來源：生物通