美国科学院院士谢晓亮谈循环肿瘤细胞在癌症精准医学中的应用

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美国科学院院士谢晓亮谈循环肿瘤细胞在癌症精准医学中的应用
（以下内容根据“百人文化-赛先生的博客”整理编辑）
2015年7月18日，谢晓亮教授在“理解未来”系列讲座上发表题为《单分子水平上的生命——通往精准医学之路》的演讲，回顾并展望了他在单分子基因组学上的基础研究和生物医学应用的探索之路。其中他介绍了与北京大学肿瘤医院王洁教授和天津医科大学的张宁教授合作开展的循环肿瘤细胞方面的相关工作。
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循环肿瘤细胞与癌症
在中国，癌症的发病率、死亡率逐年上升。根据2012年的统计数据，中国每年新发癌症病例约为312万例，中国人一生患癌概率高达22%，死于癌症的概率为13%。癌症是由于基因组改变所引起的疾病，针对癌症的很多重大课题都需要单细胞基因组学。个体化治疗，即靶向治疗，就是要对症下药，通过测序找到基因组哪里出现了改变，现在很多新药都是靶向治疗。
癌症难以治愈和高死亡率的罪魁祸首是肿瘤的转移。其机理是癌症先出现在原发灶，然后通过血液循环扩散到身体的其他器官。然而，癌症病人血液中肿瘤细胞数量很少，一般只有几个，传统的研究手段往往基于大量细胞才能进行分析。因此我们的单细胞测序技术就可以用到循环肿瘤细胞的研究上。对病人来说，还有个好处就是抽血分析的检查是无创的，不用做活检。
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拷贝数变化是癌症的基因组学特征之一
我们在一个肺癌病人的几毫升血液样本中共找了8个循环肿瘤细胞，对它们进行基因测序，看到基因组不同位置点突变，这突变信息为个性化治疗提供了重要依据。但是，这8个循环肿瘤细胞的单碱基突变存在异质性——也就是说每个细胞都不一样，这对癌症检测意义不大。
我们同时也看到拷贝数的变化。正常体细胞里的基因拷贝数是2，癌细胞要高于或低于2。实验发现同一个肺癌病人的8个循环肿瘤细胞表现出高度一致的拷贝数变异模式（图1）。更有趣的是，不同病人的同种癌的基因拷贝数图案也是一样的（图2），这就展现了一个好的前景。我们可以通过分析循环肿瘤细胞拷贝数图案来推测癌症类型。


图1 同一肺癌病人8个循环肿瘤细胞表现出高度一致的拷贝数变异模式



图2 不同病人的同种癌的基因拷贝数变异模式相同
（参考文献：PNAS. 2013; 110(52): 21083-8）
最近我们跟天津医科大学的张宁教授合作，又发现乳腺癌、肺癌、前列腺癌、结肠癌和胃癌具有不同的基因拷贝图案（图3）。所以，现在我们想利用这些发现做不需活检的无创癌症检查，希望能多收集一些循环肿瘤细胞，这样也许能够做到癌症的早发现。



图3 乳腺癌、肺癌、前列腺癌、结肠癌和胃癌具有不同的基因拷贝数变异模式
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单细胞单分子与精准医学
DNA是以单分子的形式存在于每个细胞中的。因此，基因组的变化是随机的。这也使得单细胞和单分子水平上的检测成为必需。单细胞基因组学是单分子技术与基因组学的交汇之处。在单细胞中测基因拷贝数以及单个点突变，现在不仅已成为可能，而且真正成为了一项日益重要的技术。
精准医学是个体化医学的一个新提法，最早由美国总统奥巴马提出，大家对它有各种各样的解释。这个星期我参加了一个国内精准医学专家的会议，会议给出了一个定义：“精准医学是指在大样本研究获得疾病分子机制的知识体系基础上，以生物医学，特别是组学数据为依据，根据‘患者个体’在基因型、表型、环境和生活方式等各方面的特异性，应用现代遗传学、分子影像学、生物信息学和临床医学等方法与手段，制定个性化精准预防、精准诊断和精准治疗的方案。”
有什么比一个细胞更精细？比一个碱基更准确？单分子手段使得我们能够在单个分子的层面上检测、理解并改善生命过程。
原文链接：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_137766c2b0102vv75.html

谢晓亮简介
谢晓亮，出身于化学世家，其父为北大化学与分子工程学院著名教授谢有畅。他1984年毕业于北大化学系、获学士学位，并在本系继续攻读研究生。1985年赴加州大学圣地亚哥分校攻读博士，1990年获博士学位后在芝加哥大学进行博士后研究，1992年起在美国太平洋西北国家实验室工作，1999年被聘为哈佛大学化学与生物系终身教授，是该校仅有的两位中国大陆的终身教授之一。他是北大长江讲座教授，2010年12月担任北京大学生物动态光学成像中心主任 。2011年5月3日当选美国科学院院士。研究重点是单分子光谱检测及其在生命科学中的应用。谢教授曾获美国物理学会的青年光谱学家奖、以色列总统奖等多项殊荣。

来源：莱尔生物