项目2:阐明个体癌细胞的癌症状态转换到底层的耐药性和进展的遗传和表观遗传重编程的时间依赖性的机制。

办案人员: 罗尔·拉巴丹 (项目负责人), 安德烈卡利法诺 , itsik pe'er , 彼得·模拟人生 , 哈里斯旺

该项目将集中在药理学,环境和遗传扰动的诱导与肿瘤进展和耐药性相关的肿瘤的状态转变中的作用。它还将调查扰动怎么这么影响肿瘤的稳态控制。具体而言,我们将探讨肿瘤的异质性如何选择性压力,如从环境压力导致的作用下调节选择和特异性肿瘤龛reprograming,靶向治疗,以及对养分亚克竞争。

背景

瘤内的异质性,是否预先存在或从头,是一种使癌细胞对逃避治疗的效果的关键机制。然而,传统的基因组学方法 - 其基于全组织分子谱,从而计算在多个细胞群体平均值 - 几乎普遍无法识别的基本遗传和表观遗传多样性。

使用超深度测序,我们已经表明,特异性改变的仅为3超过了1000个细胞的频率存在是差的存活率和难治性疾病在慢性淋巴细胞性白血病(CLL)的一个强有力的预测。这对疾病管理有直接的影响,但这样的事件在调节药物敏感性的具体作用是知之甚少,知识大多的关联性质。类似地,单细胞基因表达分析表明,同基因的肿瘤细胞可以实现高度多样化的遗传程序。

CLL clonal evolution

CLL如下被替换为替换在晚期基因,如TP53早期改变进化轨迹。这一过程如下克隆竞争模型,其中更快的生长的克隆窝藏aggresive改变(例如TP53)代替以前,更惰性的克隆。

这些结果提供验证的原则,即次要亚克隆和表观遗传学上不同的细胞亚群的诊断时的存在可以是疾病进展的重要决定因素。此外,多个肿瘤表型,呈现不同的遗传程序和相关性,可以isogenically共存,导致复发或进展。最后,肿瘤状态可塑性提供了一种高效的机制逃避负的选择压力,例如与化学毒性或靶向剂相关的那些,通过实现瞬时或稳定转移至药物抗性的状态。

全组织基于转录谱和基因组测序分析通常无法捕捉肿瘤的细晶粒结构,因为它们会错过肿瘤异质性的两个重要的方面:第一,它们不能有效地评估各肿瘤细胞在其内亚克隆改变共存。第二,它们不能捕捉到与被反映在个体细胞的转录,并可能导致复发和预后不良亚克隆或表观遗传学独特生态位相关联的密钥的表型。

项目目标

在这个项目中,我们将使用单细胞分子剖析和分析,以确定药理学可操作的驱动程序更改,并与肿瘤复发或进展相关的函数依赖。在细胞状态转换具有新颖稳态状态的出现相关联的情况下 - 例如,到神经内分泌瘤,或的肺癌细胞系的TRAIL抗性状态瞬态reprograming前列腺腺癌的稳定重新编程期间那些实现 - 我们将生成和使用时间序列曲线研究,导致细胞的自我平衡机制的重新编程事件的精确序列。

为应对这些挑战,我们将建立在开发的技术 分子谱芯(MPC) 以设计为单细胞,包括匹配的基因表达和突变谱的产生的大规模捕获和分析新颖工具。这将需要在单细胞生物,癌症基因组学和计算系统生物学的界面的调查人员之间的协作。

此外,我们正在设计用于识别从单细胞肿瘤型材检查站和主调节蛋白的新方法。其发展过程中,这些工具将使用细胞系数据的分子配置文件的来源。所得到的工具将被从体内模型和患者来源的组织中产生的细胞群中。例如,我们打算通过组合从患者来源的异种移植物(PDX)小鼠模型中,原发肿瘤,并按照与靶向治疗的转基因小鼠模型的数据来研究药物抗性的出现,利用其在癌症试验的在上下文中收集的患者样本太阳城平台医学中心。