特定基因的突變如何對血液癌癥的發生產生重要影響？

　　在血液中循環的細胞具有多種功能，在成年人機體中，其來自于骨髓中的祖細胞，祖細胞中DNA序列的突變會引發血細胞發育的改變，有時候會導致癌癥發生；由于技術限制，科學家們在闡明祖細胞突變對血細胞發育的影響上面對一定的挑戰，近日，研究者Nam等人在Nature雜志上發表文章指出，他們開發了一種新方法能夠檢測單一血液祖細胞中的突變并測定細胞中基因的表達水平，同時研究者還能用該技術來分析攜帶或不攜帶癌癥相關基因突變的祖細胞混合物，研究者發現，攜帶相同突變的祖細胞會產生具有不同基因表達特性的細胞。

　　造血作用（haematopoiesis）即祖細胞形成成熟血細胞的過程，該過程會被嚴格調控，祖細胞決定成為哪種類型的細胞通常是由其周圍環境所接接收到的信號所決定的，然而這些祖細胞中有時候會發生突變，從而導致信號傳輸被阻斷、過度放大或被忽略，這會引發特性類型細胞富集或耗盡，在某些情況下就會產生癌變克隆，理解祖細胞中突變所引發不同細胞類型產生的改變對于研究人員而言至關重要。

　　闡明祖細胞突變影響其基因表達及細胞身份和功能的分子機制對于研究人員而言具有一定的挑戰，這主要是因為突變的細胞可能是罕見的，而且其通常并不表達用來與非突變細胞進行區分的分子標記；在單一細胞中能夠檢測遺傳差異并測定基因表達的策略通常能將來自免疫學細胞混合體的細胞分配給其原始人類供體，同時也能幫助研究接受干細胞移植的血液癌癥患者機體中宿主和供體細胞所發生的改變，然而組合性方法或許無法廣泛用來分析癌癥相關基因突變對血細胞發育過程中所產生的影響效應。

　　研究者Nam等人設計了一種名為轉錄組基因型分型（GoT，genotyping of transcriptomes），其能將當前分析基因表達特性的平臺與進行放大特異性遺傳序列檢測突變的技術相結合，研究人員能利用這種新技術對5名血液患者（因CALR基因突變所引發，主要特點為血小板過量產生）骨髓中數千個祖細胞樣本進行分析，GoT能夠幫助研究者確定哪些樣本細胞中攜帶有CALR突變。

　　研究人員利用了一種統計學分析手段，根據細胞基因表達的特性將樣本祖細胞分為不同類型的細胞，所有已經鑒別的細胞類型都包含攜帶和不攜帶CALR突變的細胞；然而，CALR突變細胞更有可能會遵循特定的分化通路從而轉變為特性類型的血細胞；此外研究者Nam及其同事還發現，當在祖細胞中時，突變的效應或許只有在細胞分化的后期階段才會被注意到，CALR突變細胞的子代要比非突變細胞的子代更為豐富，且具有明顯的基因表達譜，使用標準技術或許無法觀察到這種現象，這就再次證實了這種新方法的重要價值。

　　盡管GoT技術具有一定的局限性，但可以通過使其適應新的單細胞工作流來解決這些問題，首先，GoT需要得到突變基因或一系列潛在突變基因的身份；比如，研究者能利用多路復用分析版本來同時靶向遺傳序列的多個預先指定的部分進行3個基因的檢測，如果沒有特定的突變，基因組中的基因或區域就會被指定用于分析（比如，基于與疾病進展的關聯），從理論上來講，多路復用分析能夠覆蓋更大的基因檢測范圍，然而這或許并不劃算。

　　其次，相比基因末端而言，GoT技術無法有效檢測基因中段附近所發生的突變，而解決該問題的一種方法就是利用低通量的平臺來對單一細胞中長鏈的RNA轉錄物進行分析，從理論上來講，這種方法能夠檢測基因RNA編碼部分中任意位置的突變；研究者Nam就開發了一種名為新型納米孔測序法(nanopore sequencing)的新方法，在該方法下，全長的轉錄物會通過一個微小的孔進行測序，而且其還與高通量的平臺兼容。第三，GoT并不能檢測未被轉錄的遺傳序列中的突變，但可能會影響基因的表達，研究者或能利用GoT技術和另外一種技術進行結合來調查這種序列，另外一種技術能夠測定細胞中特定DNA序列與酶類的可接近特性。

　　在最近發表的一篇研究報告中，研究人員利用了一種不同的高通量技術來完成類似的靶向放大策略，從而來研究血液癌癥（部分是因為祖細胞突變導致造血功能中斷引發）；這項研究中，研究人員僅在惡性的祖細胞中鑒別出了一類能夠共表達的基因群，同時研究者還描述了一種機器學習方法，其能利用基因表達數據將惡性細胞與非惡性細胞進行有效區分（甚至并不使用預先設定的基因測序信息）。那么同樣的機器學習時候段是否能夠利用研究者Nam所得到的基因表達數據來將惡性與非惡性細胞進行區分，這或許是一個非常有趣的問題，從單個細胞中獲取基因測序的信息仍然比評估基因表達更具難度和挑戰性，而且僅根據單個細胞基因表達來預測惡性腫瘤的方法或許具有廣泛的臨床意義。

　　從理論上來講，GoT和類似的方法能夠用來研究任何癌癥類型，其能夠精確確定已知基因突變對下游細胞發育狀態的影響，并能夠確定是否特定的突變就足以誘發癌癥，反過來，這些發現也會幫助研究人員闡明癌細胞克隆譜系的進化機制。