一种单细胞RNA测序制造技术

本发明专利技术涉及一种单细胞转录组测序(scRNA

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种单细胞RNA测序


[0001]本专利技术属于分子生物学和药物开发领域。具体来说，本专利技术涉及哺乳动物细胞培养、单细胞RNA测序(scRNA
‑
seq)和药物筛选。

技术介绍

[0002]药物筛选可以从转录组(RNA)、蛋白质组以及代谢组的数据中获得。在用药物治疗前后，通过比较细胞或组织的基因表达谱获得转录组特征。用先前的批量方法开发的药物遇到一些问题，其中对某些病人有效的药物可能对其他病人效果很小，甚至没有效果，或者药物可能在某些病人的治疗过程中逐渐失去疗效，尽管它在治疗初期似乎是有效的。以上问题可部分归因于不同水平的异质性，也就是说，在不同个体或一个个体中的不同肿瘤以及一个肿瘤中的不同细胞之中，其表达谱可能不同，从而对药物的反应也不同。因此，药物可能只对一些而非所有肿瘤细胞(在此表示为亚群)起作用，而当停止治疗时，其他亚群仍存活并恢复繁荣。还有一种可能性是，在用某些药物治疗期间，新的肿瘤细胞亚群甚至可能进化。这造成大量通过批量方法发现的类似药物的化学物质在临床试验中(甚至之前)终止，导致药物开发中时间和经济成本的巨大浪费。
[0003]肿瘤细胞的异质性是导致肿瘤复发和/或对治疗产生耐药的原因之一。scRNA
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seq能够揭示耐药亚群的存在和表达特征，以解释和支持由细胞异质性导致的药物失效。scRNA
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seq已经广泛用于肿瘤异质性的转化研究。然而，scRNA
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seq分析的能力还未被用于高通量药物筛选。
[0004]培养的原代肿瘤细胞或肿瘤源性细胞系多年来一直被用作药物筛选的模型，因为与基因工程小鼠或异种移植等其他模型相比，其具有便捷性、相对较低的成本及物理相关性。
[0005]基因表达谱(例如微阵列或RNA测序)已被应用于药物开发中，并推动药物开发从常用的基于靶点的方法进入到基于分子表型的阶段，后者不需要已知的分子机制。
[0006]利用转录组的变化作为对细胞系中候选药物反应的度量，积累了大量的数据，这些数据构成了连接库，将药物与疾病关联起来用于药物开发，并比较疾病与药物反应特征以用于药物再利用。
[0007]用于癌症治疗的药物是为杀死癌细胞而设计的。由于药物浓度迅速下降，细胞易处于非致死剂量的环境中。当它们处于非致死范围内时，细胞可以选择保持增殖或变得衰老。然而，批量RNA转录组不能区分细胞的发育方向。
[0008]scRNA
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seq能够揭示耐药亚群的存在和表达特征，以解释和支持由细胞异质性导致的药物失效。并且可以筛选出针对不同细胞亚型的有效药物，或者发现针对不同细胞亚型的两种或多种药物的组合。
[0009]在癌症治疗期间，一些癌细胞不能被药物杀死并变得衰老。一方面，scRNA
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seq能够筛选出诱导衰老的药物，作为一种有可能降低细胞毒性并使免疫系统参与其中的治疗策略。另一方面，衰老表型的缓慢发展为改进联合用药等药物治疗策略赢得了挑战。
[0010]单细胞水平的测序能够揭示细胞的异质性，这种异质性在批量RNA测序中，是被检测到的全部细胞的平均表达所掩盖的。单细胞基因表达分析的优点包括：(1)更准确地表征单个细胞的基因表达谱，和(2)识别细胞类型，包括罕见的新细胞类型或亚型，(3)获得细胞从一种状态过渡到另一种状态期间的基因表达快照(snapshot)。
[0011]本专利技术涉及以更通用和系统的方式将scRNA
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seq应用于细胞系中的药物筛选和再利用，作为解决由肿瘤异质性导致的药效丧失问题的平台。

技术实现思路

[0012]本专利技术涉及一种用于基于细胞的药物筛选的分析方法，包括以下步骤：
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在培养环境中培养细胞群；
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将细胞群暴露于药物物质中，其中设置了明确的时间监测点和药物物质的浓度监测点；
[0015]‑
暴露于药物物质中后，形成单细胞文库；
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对细胞文库中的细胞的多个基因进行单细胞文库的单细胞RNA测序；以及
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进行生物信息学分析，以确定差异表达基因、富集通路和发育轨迹。
[0018]本专利技术涉及一种用于基于细胞的药物筛选的分析方法的应用，其中差异表达基因是潜在的标记基因，并用于筛选癌症药物。
具体实施方式
[0019]本文所用的术语“亚群”是指通过生物信息学算法对单细胞RNA测序进行聚类，每个聚类(cluster)都是一个亚群。
[0020]本文所用的术语“聚类”是指根据单细胞RNA测序数据之间的相似性，将数据归类为相应的类别。同类别之间有高度相似性，不同类别之间的差异程度最大。
[0021]本文所用的术语“聚类分析”是指将单细胞RNA测序数据的集合分组为由相似基因表达谱构成的多个类别的过程。
[0022]本文所用的术语“生物信息学分析”是指确定差异表达基因、聚类分析、富集通路和发育轨迹，并指本专利中的所有分析。
[0023]本文所用的术语“差异表达基因(DEG)”是指其表达在细胞亚群之间有显著差异的基因。
[0024]本文所用的术语“再利用”是指在另一种疾病中发现药物的新用途。
[0025]本文所用的术语“促调亡基因”是指促进细胞调亡的基因。
[0026]本文所用的术语“耐药性癌症”是指对药物治疗有耐受性的癌症。
[0027]本文所用的术语“发育轨迹”是指根据不同的细胞状态来模拟细胞分化过程。
[0028]本文所用的术语“富集通路”是指通过差异表达基因来富集KEGG通路。
[0029]本文所用的术语“癌症”是指但不限于：胆道癌；膀胱癌；脑癌，包括胶质母细胞瘤和髓母细胞瘤；乳腺癌；宫颈癌；绒毛膜癌；结肠癌；子宫内膜癌；食道癌；胃癌；血液肿瘤，包括急性淋巴细胞性和骨髓性白血病；多发性骨髓瘤；艾滋病相关白血病和成人T细胞白血病淋巴瘤；上皮内肿瘤，包括鲍恩病(Bowen
’
s disease)和佩吉特氏病(Paget
’
s disease)；肝癌；肺癌；淋巴瘤，包括霍奇金病(Hodgkin
’
s disease)和淋巴细胞性淋巴瘤；神经母细胞
瘤；口腔癌，包括鳞状细胞癌；卵巢癌，包括源自上皮细胞、基质细胞、生殖细胞和间质细胞的卵巢癌；胰腺癌；前列腺癌；直肠癌；肉瘤，包括平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、脂肪肉瘤、纤维肉瘤和骨肉瘤；皮肤癌，包括黑色素瘤、卡波西肉瘤(Kaposi
’
s sarcoma)、基底细胞癌和鳞状细胞癌；睾丸癌，包括生殖肿瘤，如精原细胞瘤、非精原细胞瘤(畸胎瘤、绒毛膜癌)、间质瘤和生殖细胞瘤；甲状腺癌，包括甲状腺腺癌和髓样癌；以及包括腺癌和肾母细胞瘤在内的肾癌、乳腺癌、前列腺癌、肺癌、卵巢癌、结直肠癌和脑癌。
[0030]本文所表述的术语“癌症治疗”可包括但不限于：化疗、放疗、辅助治疗或上述方法的任意组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于基于细胞的药物筛选的分析方法，其包括以下步骤：
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在培养环境中培养细胞群；
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将所述细胞群暴露于药物物质中，其中设置了明确的时间监测点和所述药物物质的浓度监测点；
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暴露于所述药物物质中后，形成单细胞文库；
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对所述细胞文库中的细胞的多个基因进行单细胞文库的单细胞RNA测序；以及
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进行生物信息学分析，以确定差异表达基因、富集通路和发育轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述细胞群选自原代细胞、细胞系、癌细胞。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述细胞群是K562细胞系。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述药物物质为奥沙利铂或组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1A(LSD1)抑制剂。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述时间监测点包括0至24小时之间的时间点。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述单细胞RNA测序包括分析polyA+mRNA。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：范珏，方南，陈云美，高月，
申请(专利权)人：新格元南京生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：