鲲羽生物核心团队发表单细胞多组学新方法,助力循环肿瘤细胞多维解析

胰腺癌具有高度异质性和进展快速的特点,临床诊治面临早期筛查困难和治疗靶点稀缺等挑战。循环肿瘤细胞(CTCs)作为从原发或转移灶脱落进入外周血的肿瘤细胞,携带完整肿瘤基因组信息,与癌症进展和不良预后密切相关,是针对肿瘤液体活检的一个重要方式。然而,目前尚缺乏一种能够在单细胞水平上全面检测CTCs中复杂基因组变异(如结构变异、染色体外DNA(ecDNA)等)的技术,在一定程度上限制了CTCs在优化治疗策略和监测肿瘤进展中的应用。




近期,中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员,鲲羽生物核心科学家林达团队在Nature Communications期刊发表单细胞多组学新方法,题为《Identification of multiple genomic alterations and prediction of neoantigens from circulating tumor cells at the single-cell level》。该研究报道了一种新型的单细胞多组学技术-Uniform Chromosome Conformation Capture(Uni-C),此方法可在一个细胞中同时解析基因组大尺度结构变异(如SV、CNV、ecDNA)、小尺度突变(SNP/INDEL)以及染色质三维构象,实现高分辨率、多维度的联合分析(图1)。


                                                                                                                              图1. Uni-C单细胞多维组学原理与流程图


Uni-C技术在基因组变异检测方面展现出卓越性能:针对SNP/INDEL,检测真阳性率显著提升至81.7%,单细胞平均检出大量突变且与 bulk 高度一致;在结构变异层面,整合少量单细胞即可恢复超80%的SV类型,并首次实现单细胞级别ecDNA环状结构重建与HSR验证。

三维基因组分析揭示CTCs染色质结构具细胞周期特异性,有丝分裂期呈现高度凝集和转录抑制,并发现ecDNA与基因组存在广泛互作可能促癌。临床转化方面,基于CTCs成功预测免疫原性新抗原并诱导T细胞应答,联合氯喹显著抑制肿瘤生长;PDX模型中CTCs与原发肿瘤突变高度一致,凸显其替代组织活检的潜力。

技术创新性:

✅首次在单细胞水平实现ecDNA的完整结构重建与拷贝数定量。

✅首次将染色质构象差异用于判断CTCs的细胞周期状态(有丝分裂vs间期),为评估CTCs活性提供新标记。

✅突破传统单细胞技术仅检测线性变异的局限,整合三维基因组信息,揭示结构变异的功能影响。

值得一提的是,在进行染色体互作与DNA特异位点原位验证时,团队使用了鲲羽生物自主研发的DNA FISH探针,明确验证了在PanT24(PDX模型)的CTCs中MYC基因以HSR形式扩增并定位于16号染色体,DNA-FISH结果与Uni-C技术检测到的MYC基因扩增结果一致,进一步确认了Uni-C技术在单细胞水平上检测基因组结构变异(如HSR)的可靠性,同时也显示了鲲羽生物自主研发的DNA FISH探针的优良性能。

Uni-C技术首次在单细胞水平上全面解析了CTCs的基因组变异(SNP、INDEL、SV、ecDNA)和染色质三维结构,为癌症的早期诊断、治疗策略优化和预后监测提供了新的工具和方法,不仅推动了液体活检技术的革新,也为未来癌症精准医疗发展奠定了坚实的工具基础。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-62215-w

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