髓母细胞瘤（Medulloblastoma）是儿童最常见的恶性脑肿瘤，其中Group 3和Group 4亚型异质性高、预后差。长期以来，MYC、MYCN等癌基因扩增被视为主要驱动因素。然而，一项发表于《Nature》的最新研究利用10x Genomics单细胞转录组与染色质可及性测序、Bioskryb ResolveOME单细胞DNA+RNA共测序、空间转录组及全基因组测序，系统揭示了肿瘤演化的真实次序：大规模拷贝数变异（CNV）才是肿瘤起始事件，而MYC/MYCN/PRDM6等癌基因异常仅为后期亚克隆事件，主要驱动进展与复发。
研究团队对16例原发和4例复发Group 3/4髓母细胞瘤样本进行了以下检测和分析：
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技术平台 |
检测内容 |
主要用途 |
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10x Genomics snRNA-seq |
单细胞转录组 |
细胞分型、状态鉴定 |
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10x Genomics snATAC-seq |
单细胞染色质可及性 |
推断单细胞CNV、顺式调控元件 |
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ResolveOM（Bioskryb） |
单细胞DNA+RNA共测序 |
验证亚克隆CNV真实性 |
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Molecular Cartography |
空间转录组（100重） |
亚克隆空间分布 |
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全基因组测序（WGS） |
克隆/亚克隆突变 |
构建分子钟，推算起始时间 |
技术路线图
通过snRNA-seq和snATAC-seq对肿瘤细胞分型并推断单细胞拷贝数变异，研究者发现：在MYC或MYCN扩增的肿瘤中，这些扩增事件往往仅出现在部分细胞中，属于亚克隆。系统进化树表明，MYCN或MYC扩增均位于分支末端，而所有细胞共有的早期CNV（如7号染色体扩增、8号染色体缺失、17q获得）位于树根，提示它们才是真正的肿瘤起始事件。
图 1 . 克隆增殖和分化梯度与致癌基因的表达无关
为了验证亚克隆的真实性，研究者采用Bioskryb ResolveOME技术对同一细胞同时进行DNA和RNA测序，结果表明MYC扩增细胞与非扩增细胞的CNV特征完全匹配，并证实亚克隆真实存在。在罕见的同时携带MYC和MYCN扩增的样本中，ResolveOME进一步精确显示两种扩增存在于不同的细胞亚群中。
图 2. ResolveOME 技术验证亚克隆的真实性
研究团队利用全基因组测序数据计算克隆性单核苷酸变异（SNV）密度作为“分子钟”，并构建群体遗传学模型将SNV密度换算为真实时间。结果显示，所有Group 3/4肿瘤的早期共同祖先（ECA）SNV密度显著低于最近共同祖先（MRCA），提示肿瘤发生需经历“癌前克隆→恶性转化”两步。模型估算表明：约24%的肿瘤其初始驱动事件发生在妊娠第一个三个月，35%发生在妊娠晚期，26%发生在出生后第一年。而肿瘤从MRCA开始生长的时间则显著更晚，主要集中在出生后十年内，提示从癌前状态至症状性肿瘤之间存在漫长的潜伏期。在克隆性CNV中，17q获得（73%）、7号获得（41%）、8号缺失（35%）最为常见，这些CNV在ECA阶段即已存在，而MYC/MYCN扩增则多出现在MRCA之后。
图3. 体细胞突变谱及其与起源细胞的关联
3.亚克隆在空间上呈现混合或隔离的不同模式
利用空间转录组技术进行单细胞空间定位，研究者发现亚克隆的空间分布呈现多样性。在MYCN扩增的肿瘤中，亚克隆高度混合，但增殖细胞彼此靠近形成“增殖微环境”。在MYC扩增的肿瘤中，混合模式为主，同时存在局部隔离的MYC阴性“岛屿”。而在PRDM6过表达的肿瘤中，阳性与阴性亚克隆呈现出清晰的空间分离。特别值得注意的是，在同时携带MYC和MYCN扩增的罕见样本中，MYC阳性与MYCN阳性细胞在空间上完全隔离，几乎不接触，提示两种扩增细胞之间存在竞争性排斥。
图4.致癌基因相关髓母细胞瘤样本的空间异质性
4.MYC亚克隆在复发中淘汰其他克隆
在一个原发肿瘤样本（MB272）中，研究者同时检测到MYC和MYCN两个亚克隆，两者均具有独立的增殖能力且在空间上分离。对4例复发MYC扩增髓母细胞瘤进行单细胞分析后发现，所有复发病例中均出现新的亚克隆，且所有肿瘤细胞均携带MYC扩增。在匹配的复发MYC/MYCN病例中，MYCN亚克隆完全消失，这一表达缺失也通过空间转录组得到证实。上述结果表明，在肿瘤进展过程中，MYC亚克隆会逐步取代其他亚克隆。因此，在原发肿瘤中即使只检测到亚克隆性的MYC扩增，也可能预示着更高的复发风险。
图5. 独立的致癌基因亚克隆可能共存于同一肿瘤中，复发时MYC占主导
本研究通过多平台单细胞多组学整合，首次厘清了Group 3/4髓母细胞瘤的演化时序：大规模CNV是肿瘤起始事件，癌基因扩增为后期亚克隆，主要驱动进展与复发。肿瘤可起源于胎儿期，潜伏期长达十年。该工作不仅颠覆了传统的“癌基因驱动发生”认知，更凸显了单细胞多组学技术在解析肿瘤异质性、识别高危亚克隆以及指导精准诊断中的核心价值。
本研究充分体现了10x Genomics单细胞转录组与ATAC测序在细胞分型与CNV推断中的高通量优势，以及Bioskryb ResolveOME在单细胞水平直接验证DNA与RNA信息一致性的“金标准”价值。多组学整合策略为肿瘤演化研究树立了新的范式。
参考文献：Okonechnikov K, Joshi P, Körber V, et al. Oncogene aberrations drive medulloblastoma progression, not initiation. Nature. 2025;642(8069):1062-1072.
文案：童一宇
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