为了实现这一点，他们开发了一种允许在单个细胞中同时分析拷贝数变化、甲基化和基因表达的测序方法---这种方法将单细胞测序数据与来自染色体构象的信息、表观遗传数据和肿瘤细胞的其他特征相结合在一起。
这项研究是真正理解癌症转移机制的长期努力的第二步，尤其是在结直肠癌中。两年前，这些研究人员开发出单细胞三重组学测序技术（single-cell triple omics sequencing, scTrio-seq）。利用这种技术，他们已能够从来自癌症患者的25个细胞中收集关于基因表达、CpG位点甲基化和拷贝数变化的信息（Cell Research, 2016, doi:10.1038/cr.2016.23）。
在这项新的研究中，这些研究人员将细胞数量提高到1900个，并提高了这种检测方法的效率。这项研究包括收集来自12名患者的细胞样本，随后分析它们，其中的10名患者提供来自原发性癌症和转移性癌症的细胞数据。通过使用来自这两种来源的细胞数据，他们能够分离出和鉴定因每个患者中发生的突变而产生的遗传谱系。他们使用甲基化数据和拷贝数信息来识别这些遗传谱系，这允许他们能够追踪它们从原发性肿瘤细胞转变为转移性癌细胞时所经历的进化变化。
全基因组DNA甲基化水平在单个遗传亚系中是相对一致的。全基因组DNA 所有10名患者的癌细胞去甲基化模式都是一致的排序。癌细胞的DNA去甲基化程度与密度明显相关 ,正常组织的异染色质相关组蛋白修饰H3K 9 E3 那些重复元素长时间散布在核元素1中。我们的工作展示了重建遗传谱系和遗传转化的可行性。
在所有五名患者中，原发肿瘤显示更多比转移更复杂的亚克隆结构,表明转移倾向于克隆性的。全基因组DNA低甲基化被检测到在单个癌细胞中成对NC单元， 与发表的研究结果一致。全基因组DNA甲基化水平为遗传谱系中相对同质的 (或亚种植面积)但显示出以下差异不同的谱系(或亚谱系) 。此外，我们确实观察到分子甲基和转录组之间的联系个体细胞。从全球来看，相关性DNA甲基化水平和启动子中的基因表达水平为阴性, 但在个体的基因体区呈阳性细胞。癌细胞经历了可变的去甲基化 ,整个基因组的度数在每个遗传亚系中是一致的,但是在不同的次区域之间程度不同。
此外， 明确指定的癌细胞谱系能够表征它们DNA甲基化基因表达特征。我们发现了 DNA甲基化谱相对稳定在单个遗传谱系或亚系中。DNA 单个癌细胞的去甲基化模式在10名CRC患者中是一致的。
这些研究人员报道在相同的遗传谱系中，细胞中的甲基化是一致的，但与其他遗传谱系相比有所不同，而且这种甲基化与肿瘤附近的非肿瘤细胞相比也存在差异。他们还发现6条染色体的去甲基化水平高于其他的染色体，其中的3条染色体会反复发生变化。他们最后作出结论：单细胞多组学测序提供了更多了解肿瘤进展和癌症扩散的绝佳机会。
参考资料：
Shuhui Bian et al. Single-cell multiomics sequencing and analyses of human colorectal cancer, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aao3791.