研究结果
图1
图1：常见类型的瘤内异质性及其内在和外在因素的调控。
肿瘤包括一个异质性细胞群，受内在和外在因素的调节。由于基因组的不稳定性，肿瘤细胞在生物标志物表达、表观遗传结构、缺氧状态、代谢状态、分化阶段、侵袭潜能和基因型等方面存在差异。肿瘤微环境也可能是异质性的，其中不同类型的成纤维细胞、促肿瘤和抗肿瘤免疫浸润、血管和淋巴管密度以及细胞外基质 (ECM) 组成影响肿瘤细胞的异质性和功能。
图2
图2：破译单细胞组学数据中的亚克隆组成和细胞类型及状态。
a：从大量的原发性肿瘤基因组测序数据推断克隆轨迹和亚克隆异质性。在本示例实验中，在单个时间点（虚线）采集肿瘤样本。表中显示了每个检测到的突变频率。面板显示了三种（许多）可能的克隆轨迹，可以推断出。节点代表突变发生的点，重叠的彩色区域表示每个突变都存在于作为群体一部分的任何细胞内。
b：与破译转移性始祖克隆的基因型和来自配对转移性和原发性肿瘤的整体基因组测序的亚克隆轨迹相关的挑战。该表显示了在一个例子实验中观察到的突变频率，其中一个个体的转移肿瘤被测序。面板显示了观察到的频率的三种可能解释。
c：在正常组织中发现的细胞类型和状态。组织包含执行特定功能的不同成熟“细胞类型”（标记1-5）。“类型”内的细胞可根据组织的生理状态以一系列允许的“细胞状态”存在。成熟的细胞类型来源于干细胞通过一系列离散的分化中间体或祖细胞。圆圈代表单个细胞，彩云代表允许状态的光谱。圆的密度代表在 scRNA-seq 实验中观察具有该表型的细胞的概率。
d：肿瘤细胞类型和状态与正常组织不同。单细胞研究表明，肿瘤包含干细胞样细胞 (CSCs)，分化往往嘈杂，向特定的细胞谱系倾斜。
图3
图3：转移起始细胞在单细胞水平的遗传和表型特征。转移是一种罕见事件，大多数癌细胞无法通过与侵袭、浸润、外渗、种植和定植相关的主要瓶颈进展，从而产生恶性大转移肿瘤。在这个模型中，癌细胞在基因型（细胞核）和表型（细胞质）上具有异质性，转移起始细胞拥有两者的明显组合。虚线箭头表示微转移灶内的癌细胞可以死亡。微转移灶内的死亡率可以平衡增殖率，从而防止由于不能产生净阳性生长而进展为大转移。
总结
这篇综述讨论了癌症单细胞研究的关键技术考虑，使用单细胞技术的新发现和未来应用的关键开放问题。
DOI：10.1038/s41556-018-0236-7
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