
澳大利亚沃尔特与伊丽莎·霍尔医学研究所和墨尔本大学的研究人员近日携手,以多发性骨髓瘤为例来解决这一问题。多发性骨髓瘤是一种血液癌症,由骨髓中浆细胞增殖失控引起(1)。

不过,从空间角度来说,骨髓并非容易研究的样本。通常,人们通过骨髓穿刺以液体活检的形式获得骨髓样本。然而,通过一种优化的福尔马林固定方案,研究团队能够利用Xenium空间转录组学技术对骨髓环钻样本(即含有骨髓的小块固体骨组织芯)进行研究。
研究人员首先对该平台进行了验证,利用预设计的人类多种组织和癌症基因组合(含377个基因)来分析一个按照其方案处理的骨髓环钻样本。该方法证实了样本中存在预期的造血细胞和基质细胞(其细胞类型标签由scRNA-seq数据集定义)以及浆细胞和其他组织结构。在此可行性研究的基础上,他们进一步扩大规模,利用Xenium Prime 5K人类泛组织和通路基因组合(含5,001个基因),对来自健康对照组、癌前病变患者和多发性骨髓瘤确诊患者的21份骨髓环钻样本进行了深度分析。

这项首创的针对骨髓环钻样本的全景空间图谱分析获得了一些出乎意料的结果。首先,该研究揭示了异质性的癌细胞分布模式。环钻样本要么完全被一个主要的浆细胞群占据,要么散布着空间受限的浆细胞亚群,且这些亚群具有独特的基因表达特征。空间邻域分析进一步表明,不同的浆细胞亚群驻留在转录水平和细胞组成均各具特色的肿瘤内邻域中。例如,具有炎症表型的浆细胞亚群在T细胞密度较高的区域显著富集。
该团队的研究结果推翻了造血肿瘤生物学领域的一个核心教条——即恶性细胞(本例中为浆细胞)会形成一种普遍且疾病特异性的微环境,并有利于疾病进展。然而,不同的浆细胞亚群似乎以不同方式重塑了局部的骨髓微环境,这为了解多发性骨髓瘤的恶性提供了一种新范式。
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