2026年7月1日西班牙巴塞罗那大学/何塞普·卡雷拉斯白血病研究所Manel Esteller教授团队在国际血液学期刊《Leukemia》发表题为“Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML”的 letters科研文章。研究纳入5例经低甲基化药物HMA阿扎胞苷单药治疗后由骨髓增生异常综合征MDS进展为继发性急性髓系白血病sAML的患者共采集15个骨髓纵向样本诊断期、HMA治疗后、AML转化期并以1例年龄匹配的健康骨髓作为对照。研究利用Smart-RRBS单细胞简化基因组亚硫酸盐测序亦称scRRBS联合Smart-seq2技术在单细胞水平解析DNA甲基化与转录组并辅以10x Genomics高通量单细胞RNA测序、单细胞DNA测序scDNA-seq及单细胞蛋白质测序scProt-seq构建了MDS向AML进展过程中的多组学图谱系统揭示了MDS向AML转化过程中的表观遗传动态、克隆动态及细胞组成变化为理解MDS向AML转化的表观遗传机制及治疗耐药提供新视角。标题Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML单细胞DNA甲基化分析揭示了MDS向AML转化过程中的表观遗传通路发表时间2026年7月1日发表期刊Leukemia影响因子IF13.4/Q1技术平台Smart-RRBSscRRBS、Smart-seq2等作者单位西班牙巴塞罗那大学/何塞普·卡雷拉斯白血病研究所DOI10.1038/S41375-026-03015-z研究亮点1从健康骨髓到AML进展总体呈现表观突变率PDR升高趋势提示DNA甲基化模式多样性伴随细胞间异质性增加2HMA治疗与表观遗传异质性增加相关但该效应与临床疗效无直接关联3通过表观遗传系统发育树揭示应答者与无应答者截然不同的克隆变化模式4多种恶性干细胞群体在MDS-to-AML进展中平行共变化形成动态竞争格局而非线性进化路径。研究方法1样本收集5名MDS患者的15份骨髓样本分别在三个时间点MDS诊断时Dx、HMA阿扎胞苷治疗后Post-HMA、以及进展为AML时sAML。阴性对照为1名年龄匹配的健康骨髓。根据对HMA的临床反应分为应答者完全或部分缓解和无应答者疾病进展或稳定。2单细胞RRBSSmart-RRBS与Smart-seq2Smart-RRBS对单细胞基因组DNAgDNA进行RRBS建库测序并进行甲基化位点检测和比对。计算每个细胞的表观突变率PDR即不一致读段比例以及反映细胞间异质性的ΔPDR。整合单细胞DNA甲基化与基因表达数据进行相关性分析。基于单细胞甲基化数据构建系统发育树。Smart-seq2单细胞mRNA通过Smart-seq2技术进行扩增和建库伪批量差异表达分析和基因集富集分析鉴定关键的生物学通路变化评估基因标记得分。310x Genomics单细胞RNA测序对全骨髓样本进行scRNA-seq以进行大规模细胞图谱分析。4单细胞DNA和蛋白测序对靶向53个髓系肿瘤相关基因的DNA panel和42个细胞表面蛋白的抗体-寡核苷酸结合物AOCs进行同步测序以获取单细胞水平的基因突变和蛋白表达信息。结果图形1MDS向AML进展过程中表观突变率PDR与表观遗传异质性ΔPDR的纵向变化研究团队首先利用Smart-RRBS技术对单细胞DNA甲基化数据的深度解析。分析结果表明从健康骨髓hBM到MDS诊断Dx再到HMA治疗后Post-HMA最终至AML进展PDR总体呈现进行性升高的趋势提示DNA甲基化模式多样性随疾病恶性程度增加而累积细胞间异质性也随之增强。图1MDS向AML进展过程中表观突变率PDR与表观异质性ΔPDR纵向变化研究设计示意图。表观突变率计算为不一致读段比例PDR上以及关于ΔPDR与克隆异质性之间关系简要说明下。四种条件下每个细胞的表观突变率PDR箱线图健康骨髓hBM、MDS诊断时Dx、去甲基化药物治疗后Post-HMA以及进展为急性髓系白血病AML上图。每种条件下表观突变率的绝对细胞间差异ΔPDR箱线图下图。应答者和无应答者患者箱线图显示每个细胞及每种条件下hBM、Dx、Post-HMA、AML的 PDR 和ΔPDR上图。每种条件下的ΔPDR箱线图下图。2HMA应答者和无应答者中的表观遗传谱系和细胞组成动态变化研究团队通过Smart-RRBS数据构建单细胞DNA甲基化的系统发育树并结合scRNA-seq10x Genomics和scProt-seq数据解析细胞组成变化。通过谱系分析直观展示用于揭示HMA应答者和无应答者的差异克隆进化模式。应答者表现为不同疾病阶段表观遗传特征分离以及治疗后mSC清除而无应答者则表现为治疗后残留的mSC与sAML细胞在表观遗传上的连续性提示这些细胞可能介导疾病进展。上述研究结果为理解治疗抵抗和疾病进展机制提供了直接的细胞和分子证据。图2HMA应答者和无应答者中的表观遗传谱系和细胞组成动态。A-B.所研究的五名患者应答者A无应答者B的表观遗传谱系细胞根据时间点着色MDS诊断时Dx、去甲基化药物治疗后Post-HMA以及进展为急性髓系白血病AML。C.UMAP图显示在MDS诊断时和HMA治疗后通过scRNA-seq定义的骨髓细胞群的分布。虚线圆圈代表HSC/MPP、CMP和GMP细胞群。结论和启示本研究通过单细胞DNA甲基化和单细胞转录组分析揭示了MDS向AML转化过程中的表观遗传通路。从健康骨髓到AML转化表观突变率PDR逐步升高HMA治疗增加表观遗传异质性但不直接决定临床疗效应答者与无应答者展现出显著的表观遗传模式差异遗传和表观遗传路径共同介导转化多个mSC群体平行共变化。Smart-RRBS和Smart-seq2在本研究中的重要作用双组学优势直接建立单细胞层面的甲基化-表达因果关系。表观突变追踪基于单细胞RRBS数据计算的PDR和ΔPDR为追踪疾病进展中每个细胞的表观突变累积和样本内异质性提供定量指标可直接应用于其他血液系统恶性肿瘤的进展研究。系统发育树重建基于单细胞DNA甲基化数据构建的表观遗传系统发育树为追踪克隆变化轨迹和识别耐药细胞提供全新视角。参考文献Bueno-Costa A, Campillo-Marcos I, Casado-Peláez M, Yassine K, Noguera-Castells A, Zamora L, Xicoy B, Solé F, Mata C, Park J, Ganesan S, Della Porta MG, Ferrer G, Landau DA, Esteller M. Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML. Leukemia. 2026 Jul 1. doi: 10.1038/s41375-026-03015-z.
易基因：Leukemia/IF13.4：Manel Esteller教授团队单细胞DNA甲基化多组学分析揭示疾病向肿瘤进展过程中的表观遗传通路及机制
2026年7月1日西班牙巴塞罗那大学/何塞普·卡雷拉斯白血病研究所Manel Esteller教授团队在国际血液学期刊《Leukemia》发表题为“Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML”的 letters科研文章。研究纳入5例经低甲基化药物HMA阿扎胞苷单药治疗后由骨髓增生异常综合征MDS进展为继发性急性髓系白血病sAML的患者共采集15个骨髓纵向样本诊断期、HMA治疗后、AML转化期并以1例年龄匹配的健康骨髓作为对照。研究利用Smart-RRBS单细胞简化基因组亚硫酸盐测序亦称scRRBS联合Smart-seq2技术在单细胞水平解析DNA甲基化与转录组并辅以10x Genomics高通量单细胞RNA测序、单细胞DNA测序scDNA-seq及单细胞蛋白质测序scProt-seq构建了MDS向AML进展过程中的多组学图谱系统揭示了MDS向AML转化过程中的表观遗传动态、克隆动态及细胞组成变化为理解MDS向AML转化的表观遗传机制及治疗耐药提供新视角。标题Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML单细胞DNA甲基化分析揭示了MDS向AML转化过程中的表观遗传通路发表时间2026年7月1日发表期刊Leukemia影响因子IF13.4/Q1技术平台Smart-RRBSscRRBS、Smart-seq2等作者单位西班牙巴塞罗那大学/何塞普·卡雷拉斯白血病研究所DOI10.1038/S41375-026-03015-z研究亮点1从健康骨髓到AML进展总体呈现表观突变率PDR升高趋势提示DNA甲基化模式多样性伴随细胞间异质性增加2HMA治疗与表观遗传异质性增加相关但该效应与临床疗效无直接关联3通过表观遗传系统发育树揭示应答者与无应答者截然不同的克隆变化模式4多种恶性干细胞群体在MDS-to-AML进展中平行共变化形成动态竞争格局而非线性进化路径。研究方法1样本收集5名MDS患者的15份骨髓样本分别在三个时间点MDS诊断时Dx、HMA阿扎胞苷治疗后Post-HMA、以及进展为AML时sAML。阴性对照为1名年龄匹配的健康骨髓。根据对HMA的临床反应分为应答者完全或部分缓解和无应答者疾病进展或稳定。2单细胞RRBSSmart-RRBS与Smart-seq2Smart-RRBS对单细胞基因组DNAgDNA进行RRBS建库测序并进行甲基化位点检测和比对。计算每个细胞的表观突变率PDR即不一致读段比例以及反映细胞间异质性的ΔPDR。整合单细胞DNA甲基化与基因表达数据进行相关性分析。基于单细胞甲基化数据构建系统发育树。Smart-seq2单细胞mRNA通过Smart-seq2技术进行扩增和建库伪批量差异表达分析和基因集富集分析鉴定关键的生物学通路变化评估基因标记得分。310x Genomics单细胞RNA测序对全骨髓样本进行scRNA-seq以进行大规模细胞图谱分析。4单细胞DNA和蛋白测序对靶向53个髓系肿瘤相关基因的DNA panel和42个细胞表面蛋白的抗体-寡核苷酸结合物AOCs进行同步测序以获取单细胞水平的基因突变和蛋白表达信息。结果图形1MDS向AML进展过程中表观突变率PDR与表观遗传异质性ΔPDR的纵向变化研究团队首先利用Smart-RRBS技术对单细胞DNA甲基化数据的深度解析。分析结果表明从健康骨髓hBM到MDS诊断Dx再到HMA治疗后Post-HMA最终至AML进展PDR总体呈现进行性升高的趋势提示DNA甲基化模式多样性随疾病恶性程度增加而累积细胞间异质性也随之增强。图1MDS向AML进展过程中表观突变率PDR与表观异质性ΔPDR纵向变化研究设计示意图。表观突变率计算为不一致读段比例PDR上以及关于ΔPDR与克隆异质性之间关系简要说明下。四种条件下每个细胞的表观突变率PDR箱线图健康骨髓hBM、MDS诊断时Dx、去甲基化药物治疗后Post-HMA以及进展为急性髓系白血病AML上图。每种条件下表观突变率的绝对细胞间差异ΔPDR箱线图下图。应答者和无应答者患者箱线图显示每个细胞及每种条件下hBM、Dx、Post-HMA、AML的 PDR 和ΔPDR上图。每种条件下的ΔPDR箱线图下图。2HMA应答者和无应答者中的表观遗传谱系和细胞组成动态变化研究团队通过Smart-RRBS数据构建单细胞DNA甲基化的系统发育树并结合scRNA-seq10x Genomics和scProt-seq数据解析细胞组成变化。通过谱系分析直观展示用于揭示HMA应答者和无应答者的差异克隆进化模式。应答者表现为不同疾病阶段表观遗传特征分离以及治疗后mSC清除而无应答者则表现为治疗后残留的mSC与sAML细胞在表观遗传上的连续性提示这些细胞可能介导疾病进展。上述研究结果为理解治疗抵抗和疾病进展机制提供了直接的细胞和分子证据。图2HMA应答者和无应答者中的表观遗传谱系和细胞组成动态。A-B.所研究的五名患者应答者A无应答者B的表观遗传谱系细胞根据时间点着色MDS诊断时Dx、去甲基化药物治疗后Post-HMA以及进展为急性髓系白血病AML。C.UMAP图显示在MDS诊断时和HMA治疗后通过scRNA-seq定义的骨髓细胞群的分布。虚线圆圈代表HSC/MPP、CMP和GMP细胞群。结论和启示本研究通过单细胞DNA甲基化和单细胞转录组分析揭示了MDS向AML转化过程中的表观遗传通路。从健康骨髓到AML转化表观突变率PDR逐步升高HMA治疗增加表观遗传异质性但不直接决定临床疗效应答者与无应答者展现出显著的表观遗传模式差异遗传和表观遗传路径共同介导转化多个mSC群体平行共变化。Smart-RRBS和Smart-seq2在本研究中的重要作用双组学优势直接建立单细胞层面的甲基化-表达因果关系。表观突变追踪基于单细胞RRBS数据计算的PDR和ΔPDR为追踪疾病进展中每个细胞的表观突变累积和样本内异质性提供定量指标可直接应用于其他血液系统恶性肿瘤的进展研究。系统发育树重建基于单细胞DNA甲基化数据构建的表观遗传系统发育树为追踪克隆变化轨迹和识别耐药细胞提供全新视角。参考文献Bueno-Costa A, Campillo-Marcos I, Casado-Peláez M, Yassine K, Noguera-Castells A, Zamora L, Xicoy B, Solé F, Mata C, Park J, Ganesan S, Della Porta MG, Ferrer G, Landau DA, Esteller M. Single-cell DNA methylation analysis uncovers epigenetic pathways in the transformation of MDS to AML. Leukemia. 2026 Jul 1. doi: 10.1038/s41375-026-03015-z.
