癌症是一种复杂的疾病，其中同一种肿瘤中可能存在不同的亚克隆镶嵌现象。这种现象可能是由癌症细胞的进化过程导致的。然而，迄今为止，我们仍难以对肿瘤的空间生长模式和潜在的分子机制进行详细的分析。最近，来自英国桑格研究所Lucy R. Yates研究组、瑞典斯德哥尔摩大学Mats Nilsson研究组以及英国欧洲生物信息学研究所Moritz Gerstung研究组的研究人员合作发表了一篇名为“Spatial genomics maps the structure, nature and evolution of cancer clones”的文章。该研究建立了详细量化整个肿瘤切片中基因不同亚克隆组成的地图的工作流程。这个工作流程有助于研究肿瘤的不同克隆生长模式、组织特征、微观解剖以及克隆的微环境组成。
肿瘤的空间信息对于了解恶性肿瘤的生长、进展以及复发等过程至关重要。通过利用体细胞突变进行谱系追踪是推断肿瘤中不同亚克隆之间关系的有效工具。然而，在人体组织环境中进行追踪的方法尚未成熟。激光捕获显微解剖（Laser capture microdissection，LCM）结合低输入核酸文库以及单细胞测序可以在一定程度上解决亚克隆空间结构的问题。但是，这些方法很难对肿瘤进行从头空间检测以及点突变等混合克隆的定量读取。因此，研究人员希望能够同时追踪多种癌症特异性的体细胞突变。为此，他们开发了一个工作流程，称为BaSISS（Base-specific in situ sequencing），以碱基特异性原位测序的方法对肿瘤不同克隆的空间模式进行定义。
BaSISS的工作流程以新鲜的冷冻组织块为中心，通过对这些组织块进行冷冻切片，生成用于大块全基因组分析、组织内空间克隆映射以及空间表型分析的Z轴堆叠切片。在获得大量的全基因组分析后，可以对肿瘤不同克隆的空间模式进行分析。BaSISS包括三个核心步骤。1.BaSISS探针具有序列特异性寡核苷酸靶识别臂，用于克隆定义体细胞变体的突变型和野生型等位基因。每个探针上都有一个独特核苷酸读取器条形码，可以实现多路复用。2.使用循环显微镜对基因表达以及转录本检测。4.利用二维高斯过程和局部细胞计数的统计算法生成连续的空间亚克隆映射。此外，研究人员还可以结合已经发表的单细胞RNA测序数据、免疫组画染色等进行空间解析单细胞转录组学。
研究人员首先将BaSISS工作流程应用于两名乳腺癌患者的8个切除的肿瘤组织块。这两个患者分别具有雌激素受体阳性以及HER2阴性的发性浸润性乳腺癌和三阴性原发性浸润性乳腺癌。通过大规模全基因组测序，研究人员发现了6个对系统发育数树分支的突变亚克隆。为了实现亚克隆的空间检测，BaSISS探针在系统发育树的每个分支上设计了突变型以及野生型探针共计50个以及一个扩增的致癌基因FGFR1，从而生成了表现亚克隆分布的肿瘤地图。在一例导管原位癌中，研究人员发现肿瘤不同亚克隆在宏观范围内发生扩张，但在微观解剖结构内分离的特征。因此，研究人员发现了肿瘤中不同亚克隆的分布模式以及生长过程，这对于分析肿瘤的侵
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