新工具绘制急性髓系白血病的分化图

研究人员已经开发出一种新方法来区分急性髓性白血病(AML)患者样本中的癌变和健康干细胞以及祖细胞。急性髓性白血病是一种由恶性血液干细胞驱动的疾病，在历史上一直难以识别。该研究结果今天发表在《科学》杂志上干细胞为预测病人是否对化疗有反应的新技术的发展铺平了道路。

AML是一种以异常白细胞快速生长和积聚为特征的癌症。它被认为是在血液祖细胞(通常会变成所有其他类型的血细胞)未能正常成熟并变得异常时发生的。在这个过程中，造血干细胞携带特殊的重要性，因为它们产生祖细胞，被认为是白血病突变发生的细胞类型。

白血病干细胞被认为能在化疗中存活并导致复发。高复发率是AML的主要临床问题，也是患者死亡的常见原因。

了解血液干细胞如何在AML的背景下产生血液祖细胞对于提高我们对疾病的理解，开发更好的诊断和预后工具，以及确定新的治疗靶点和治疗方法至关重要。然而，由于患者之间的高度可变性以及健康和恶性干细胞之间的相似性，这在历史上一直很困难。

该论文的第一作者、基因组调控中心Lars Velten博士研究小组的博士候选人Sergi Beneyto解释说:“之前了解白血病干细胞和祖细胞如何在AML中分化的努力取得了不同程度的成功，因为这种疾病的基因表达非常异常。”为了应对这一挑战，作者们创建了一种计算方法CloneTracer。

研究人员使用了一种被称为单细胞RNA测序的技术，该技术可以同时测量数千个细胞中的基因表达。然后，他们将CloneTracer应用于数据，该数据在克隆分辨率下运行，这意味着它能够通过跟踪肿瘤如何进化来追踪肿瘤的进化单个细胞获得突变的出现。

CloneTracer用于分析19名患者骨髓样本的数据，揭示了两个不同的干细胞区室;一个主要是健康和休眠的干细胞簇，另一个室是高度活跃的，主要由白血病干细胞组成。

CloneTracer还揭示了突变，包括10个最常见突变的AML驱动基因中的7个，仅在祖细胞中显著发挥其作用。观察到的这些祖细胞的特征(表型)与患者的治疗反应相关。

这些发现对AML的预后和治疗具有重要意义，因为分化到更成熟阶段的祖细胞对治疗的反应更好。

“一旦白血病细胞开始分化成祖细胞，它就会变得疯狂，变得与健康的祖细胞非常不同。通过观察祖细胞，我们可以合理地预测一线化疗是否会成功。我们现在正努力在更大的人群中验证这一点，并为这些细胞类型建立临床分析，”该研究的第一作者之一、海德堡大学医院Carsten meller - tidow教授小组的博士后Anne Kathrin Merbach博士说。

CloneTracer的局限性之一是单细胞RNA测序成本高，耗时长，而且在临床应用上不可行。相反，研究人员计划开发方法来表征祖细胞通过使用FACS(荧光激活细胞分选)预测化疗反应，这是一种在白血病研究中常用的技术，在世界上大多数血液学医学部门都可以使用。

虽然预测对化疗的反应很重要，但该研究的作者承认，除非靶向治疗也针对实际的白血病干细胞室，否则对复发和长期生存的影响是有限的。CloneTracer提供的克隆分辨率使作者能够表征基因表达这一关键细胞群的特征，对一线化疗反应不佳。他们警告说，在改进治疗方法之前，需要更大的样本量来确认他们的发现。