癌症生物学家尚未了解导致横纹肌肉瘤(RMS)发育停滞的机制和细胞层次结构 - 一组儿科癌症，仍然是神秘的。

在《科学进展》的一份新报告中，Sara G. Danielli和美国，瑞士，法国，德国和西班牙的肿瘤学和儿童研究，干细胞生物学和儿童和青少年癌症转化研究系的国际跨学科科学家团队结合了无数的生物学方法，以了解RMS肿瘤发生的病因和细胞基础。

该团队结合了单细胞RNA测序，质谱细胞术和高内涵成像方法，以了解患者来源的活检的肿瘤内多样性。侵袭性肺泡亚型(aRMS)包含塑料肌肉干细胞样细胞和肿瘤生长的前体，以及没有增殖潜力的分化细胞亚群，可带来更好的结果。

科学家们实施了化疗，并观察了该疾病的侵袭性肺泡版本的动力学。然后，他们筛选了候选药物及其将疾病传播到临床上有利的亚群的能力，并确定了快速加速的纤维肉瘤(RAF)和丝裂原活化蛋白激酶(MEK)抑制剂的组合，以诱导肌肉分化并抑制肿瘤生长。这些结果为开发疾病背后的生物学状态提供了见解，包括侵袭性，化学抗性和细胞生长，同时将Ras途径确定为有希望的治疗靶点。

横纹肌肉瘤

儿童癌症导致人类发育失调，是儿童和青少年疾病相关发病率和死亡率的主要原因。单细胞技术的最新进展可以帮助表征肿瘤内多样性，并阐明几种癌症类型的表型可塑性，以突出它们作为肿瘤发生的新兴标志的作用。

研究人员正在研究儿童疾病的发育层次结构，以确定其起源并制定针对细胞成分的有效治疗策略。横纹肌肉瘤是一种常见的小儿软组织肉瘤，以胚胎和肺泡 (aRMS) 亚型的形式发生，后者由于其潜在的遗传基础而更具侵袭性。

在目前的研究中，Danielli及其同事结合了scRNA测序，质谱细胞术和高内涵成像分析，以检查癌细胞系和从患者来源的异种移植物中获得的原代培养物的肿瘤内异质性。

然后，研究小组通过药物化合物库筛选肺泡横纹肌肉瘤(aRMS)细胞命运的调节因子，包括RAS途径抑制剂曲美替尼与达拉非尼或瑞戈非尼，以指导这些癌细胞分化。组合疗法潜在地抑制了患者来源的异种移植物中肿瘤的生长，为临床操纵RAS途径以对抗患者的肿瘤发生提供了强有力的理由。

使用单细胞RNA测序鉴定不同的肌肉发育状态

研究人员使用基于液滴的单细胞RNA测序，通过分析14种患者来源的异种移植物和三种常规肺泡横纹肌肉瘤细胞系，与之前的研究进行比较，了解癌细胞的肿瘤内多样性。该团队通过选择源自不同致癌亚型的疾病模型来增加患者间的变异性，包括接受或未接受预治疗的诊断和复发患者的原发性和转移部位。

结果揭示了RMS肿瘤中含有肌源性细胞如何停滞在未成熟的转录状态，最终形成少数分化细胞。科学家们通过用同位素偶联抗体组合对原代细胞培养物进行染色以分离肌肉干细胞样细胞，证实了蛋白质水平上亚群的存在，他们使用单细胞RNA测序来识别肌生成的不同状态。

接下来，他们通过飞行时间分析使用细胞术分析细胞，其中研究结果表明aRMS细胞亚群具有特定意义。单细胞蛋白分析结果与转录组学分析一致。

癌症表型的作用机制和实验室中的治疗干预

研究小组证明了RMS癌症表型的作用机制，该表型反映了发育，健康和再生骨骼肌干样细胞的细胞命运决策。他们通过基于Slingshot和PHATE数据可视化工具的轨迹推理模型研究了这种关系，以设想高维生物数据的结构和转变。当科学家将发育中的人类骨骼肌的单细胞RNA测序图谱投射到致癌单细胞转录组时;肿瘤细胞主要定位在从胚胎阶段过渡到胎儿阶段的肌肉细胞上。

科学家们指出，aRMS亚型的主要驱动因素是PAX3：：FOX01融合基因;已知会抑制肌源性分化。为了研究这些基因，研究小组使用了两种针对融合基因的敲低aRMS细胞系;这些治疗措施导致融合基因水平降低，以突出细胞系的基因敲低能力，使其在肌肉干样状态下分化或停止，从而允许继续靶向融合基因治疗。似乎一些本质上抵抗治疗的细胞系经历了细胞轨迹重新布线。

药物组合的鉴别治疗

研究人员观察了曲美替尼的作用机制，曲美替尼劫持了治疗耐药aRMS细胞系的细胞命运，并将这些细胞重定向到分化。在筛选的药物部分中，曲美替尼，考比替尼和厄达非替尼诱导了强大的肌源分化。

由于单一疗法在临床试验中仍有待成功，研究小组确定了更有效的组合药物筛选，以证明曲美替尼诱导的RAS途径抑制与RAF抑制相结合是aRMS的可行治疗策略。

展望

通过这种方式，Sara G. Danielli及其同事开发了横纹肌肉瘤(RMS)的综合单细胞转录组和蛋白质组学图谱。该图谱详细介绍了该疾病的细胞和功能多样性，并揭示了适合治疗干预以克服化学耐药性和肿瘤复发的关键细胞和分子特征。研究人员描述了侵袭性肺泡横纹肌肉瘤(aRMS)癌症亚型中分化受损的细胞命运的作用机制。这项工作阐明了如何治疗恢复肌源性分化并阻止肿瘤生长。