单细胞测序技术和大数据在急性髓系白血病研究的应用 │ MedComm-Oncology

急性髓系白血病（AML）是一种起源于造血干细胞的高度侵袭性恶性疾病，它是成人中最常见的急性白血病类型，患者5年生存率较低且老年AML患者的预后更差。1 存在多种因素导致AML患者预后不良，包括较高的继发性AML的发病率以及高风险细胞遗传学和分子遗传学特征。此外，AML中明显的异质性给临床诊断和治疗带来了不小的挑战，这也是影响预后的一个重要因素。

四川大学胡洪波、张惠媛研究团队在Wiley发行的MedComm - Oncology发表了题为“Big Data and Single-Cell Sequencing in Acute Myeloid Leukemia Research”的综述，系统性总结了单细胞测序技术及其产生的生物数据在AML研究中的应用和发展，概述了它们在帮助理解 AML 异质性、识别预后标志物、发现治疗靶点、以及制定更个性化的治疗策略等方面的关键作用，讨论了目前存在的研究局限性和未来应用中存在的挑战，展望了未来探索的潜在途径。四川大学华西医院邹雨轩为文章第一作者，四川大学华西医院胡洪波教授和张惠媛教授为文章通讯作者。

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单细胞测序技术（sc-seq）是一种可以对单个细胞进行高分辨率表征的生物学技术，它涉及到单细胞水平的细胞表征的各个维度。因此，它在揭示肿瘤微环境的复杂性、异质性、细胞的基因表达、功能、组成及相互作用、细胞谱系追踪和耐药机制方面有着显著优势。单细胞测序技术可提供关于单个细胞的转录、基因组、表观基因组和代谢特征的大量数据，从而使得对急性髓系白血病进行深入全面分析变得可行。

目前存在不同类型的单细胞测序技术以对应不同的研究需要，其中单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）是相对常用的一种。scRNA-seq的基本工作流程通常涉及单细胞分离、RNA分子捕获、逆转录、cDNA扩增、文库制备、测序和数据分析。

图1 单细胞转录组测序技术的一般工作流程

该综述总结了sc-seq及其产生的数据在AML发病机制，异质性，白血病干细胞（LSC）等研究方向上的应用。McMahon等人的scDNA-seq研究揭示了 AML 的克隆结构在疾病进化过程中获得突变以及响应治疗压力后发生的显着变化，表明AML 的克隆结构是高度动态的。2 对于导致AML治疗中诱导化疗失败的耐药LSC，Carsten等人使用 scRNA-seq数据证明 LSC 响应低甲基化药物治疗而上调 CD70，而用Cusatuzumab靶向 CD70 可以消除急性髓系白血病干细胞。

该文还进一步重点总结了sc-seq在AML的治疗与预后研究方向的作用。例如Lu等人使用相关scRNA-seq数据揭示了骨髓微环境中细胞的分化轨迹和预后免疫基因的表达，提供了预测AML患者的生存和预后的方法，并可能为免疫治疗指出潜在的靶点。4 除了常规的治疗策略，考虑到AML的异质性，靶向治疗是一个值得关注的研究方向。

图2 急性髓系白血病的靶向治疗

文末作者总结了应用sc-seq技术以及处理其产生的大数据时存在的局限与问题。然而虽仍有改进的空间，但sc-seq已在许多AML的研究中证明了其独特性和价值，值得进一步应用和优化从而辅助预测AML患者的预后情况，为个性化治疗提供更可靠的依据，进而提高治疗效率，改善患者预后。