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作者：Cathy
導言：化學療法通過使用化學治療藥物，攻擊體內迅速分裂的癌細胞而達到治療目的。但是其中一小部分癌細胞可以承受其攻擊而存活下來，最終導致癌症復發。為了更好地了解為什麼有些癌細胞可以通過化療被殺死，而有些癌細胞可以抵抗化療，密西根大學的科學家開展了一項新的研究。
在這項新的研究中，科學家利用單細胞RNA測序技術，首次展示了單個癌細胞群中的單個細胞對化療造成的DNA損傷的不同反應。結果發現，這些細胞之所以具有不同的「命運」，實際上是因為它們具有完全不同的激活基因集，而這些不同的「轉錄組學格局」決定了化療對DNA造成損傷後細胞的命運。
該研究由美國密西根大學羅格爾癌症中心的李俊熙（Jun Hee Lee）博士領導，並於8月25日發表在《細胞報告》（Cell Reports），題為「Single-Cell Transcriptome Analysis of Colon Cancer Cell Response to 5-Fluorouracil-Induced DNA Damage」
研究人員發現，癌細胞對化療引起的DNA損傷的反應分為三類：激活細胞凋亡基因，激活細胞分裂基因，或引起細胞應激反應。
李表示：「總體而言我們觀察到，具有不同命運的細胞實際上具有完全不同的激活基因集，而這些不同的'轉錄組學格局'決定了化療對DNA造成損傷後細胞的命運。」
雖然DNA包含了完整的細胞「指令手冊」，但是轉錄出來的RNA序列告訴我們在特定時間內哪些基因被打開或關閉，也就是說，哪些單獨的指令被執行。轉錄組是給定細胞內這些RNA序列的完整集合。
應用單細胞技術
李指出，單細胞分析經常被科學家們比作「水果冰沙」。有很多研究檢測了一組細胞中的特徵或反應，而其中往往有某些單細胞對整體影響很大，就如冰沙中的水果。這樣的檢測可以提供有用的信息，但也會掩蓋單個細胞之間的異質性，而單細胞技術可以讓這些細胞個體的異質性被梳理出來。
該研究分析了來自三個結腸癌細胞系的10000多個細胞。這些細胞暴露於化療藥物氟尿嘧啶，氟尿嘧啶通常用於治療結腸癌和其他類型的癌症。
圖解摘要
李說：「以前，科學界的共識是，DNA損傷會導致相當一致的轉錄反應，根據細胞中給定的基因表達水平，該反應以被動方式導致不同的細胞命運。相比之下，現在我們發現，不同的DNA損傷反應基因通常只在具有特定細胞命運的細胞亞群中上調。」
該小組正在進行研究，以了解有哪些因素導致了某些細胞命運不同。
李說：「如果我們發現，在其他細胞死亡的情況下，有一種特定的細胞亞群可以在化療中存活下來，那麼科學家們可能會尋找專門針對這些細胞的方法。」
將數據提供給其他研究人員
這個由公共衛生學院生物統計學副教授康玄敏（Hyun Min Kang）博士共同領導的研究小組，也正在在線提供其數據供其他研究人員使用。
康說：「比如，其他科學家可以研究單個基因在化療前後是如何在單個細胞中表達的，以及特定基因的表達與化療劑量或其他基因表達的關係。研究人員還可以使用該在線工具來測試新的假設並生成新的數據，因此該研究或許可以加速未來對DNA損傷反應的研究。」
參考：
【1】https://medicalxpress.com/news/2020-08-single-cell-rna-sequencing-cancer-cells.html
【2】https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)31062-7?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124720310627%3Fshowall%3Dtrue