單細胞人物誌-尼古拉斯·納文

• 2020 年 3 月 27 日
• 筆記

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個人簡介

尼古拉斯·納文（Nicholas Navin）於2003年在斯基德莫爾學院取得細胞生物學學士，隨後進入冷泉港實驗室和石溪大學進行了研究生培訓，師從美國國家科學院院士邁克爾·威格勒 (Michael Wigler)，並於2010年取得分子遺傳學博士學位，隨後擔任冷泉港實驗室癌症遺傳學博士後研究員。

單細胞基因組測序研究之大家

對納文而言，了解癌細胞內的進化是他的一個長期的興趣所在。換句話說，攜帶有幾個突變的少數細胞是如何發展成為一種毀滅性疾病？然而，腫瘤細胞群可以包含數十億個具有多種遺傳特徵，傳統的bulk測序方法在揭示腫瘤異質性方面並不能發揮很有效的作用。納文說：「大部分人嘗試將腫瘤切成多個區域並進行基因組分析，但無論我將腫瘤切成薄片多少，我面對的仍然是一群混合細胞。因此，這非常令人沮喪。」然而，正如托馬斯·愛迪生所言：「不滿是進步的第一要務。」這一問題，驅使他開創了一項技術，該技術徹底改變了研究人員研究癌症的能力。

2011年，Navin作為紐約冷泉港實驗室癌症遺傳學的博士後研究員，發明了第一個用於對哺乳動物細胞基因組進行測序的單細胞核DNA測序方法（Single-Nucleus-Sequencing） (Navin et al. 2011,Nature.)。在短短几天內，可以對成千上萬的單個細胞重複進行此操作，從而繪製出腫瘤內細胞多樣性及其相互作用方式的圖景（腫瘤結構）。在此級別上了解生物學可以為癌症的生長和進展提供有價值的見解，尤其是在疾病的早期階段。納文說：「您可以追溯到始於腫瘤的單個細胞的所有事件，這對於研究侵襲，轉移和治療耐藥性等問題非常有用。」並且，這一技術為後續其團隊在單細胞基因組學領域的研究工作奠定重要基礎。

納文博士隨後進入德克薩斯大學MD安德森癌症中心，從2011年至2016年期間擔任生物資訊學和計算生物學系助理教授、遺傳學系助理教授以及UTHealth生物醫學科學研究所助理教授。目前任職MD安德森癌症中心遺傳學系基礎科學研究部副教授與測序核心設施聯合主任。納文博士因其出色的工作而獲得了許多著名的獎項，其中包括達蒙·魯尼恩創新者獎，AAAS Wachtel獎，ACS研究學者獎，威爾遜·斯通獎和蘭德爾創新者獎等。

納文實驗室始終處於單細胞癌基因組學領域的前沿，在那裡他們發現了三陰性乳腺癌中拷貝數進化的截斷模型（Gao et al. 2016，Nature Genetics）並闡明了突變體表型的作用和亞克隆突變在乳腺癌進化中的作用（Wang et al. 2014，Nature）。納文博士的小組除了創新的計算和統計方法來分析所得的大規模數據集外，還在繼續引領開發用於執行單細胞DNA和RNA測序的新技術。這些方法被用於研究在侵襲，轉移和治療抗性方面的癌症演變。他的實驗室與MD Anderson的頂尖腫瘤學家和病理學家緊密合作，將這些技術轉化為臨床技術，有望對降低人類患者的發病率產生重大影響。

三陰性乳腺癌克隆進化第一人

「歡迎來到MD安德森癌症中心的納文實驗室。我們是癌症基因組學和計算生物學研究實驗室。我們的實驗室率先開發了單細胞測序技術。我們應用這些工具來研究人類癌症中發生的複雜生物過程，包括轉化，克隆進化，侵襲，轉移和化學抗性進化。這些過程以前很難用大塊組織的基因組技術來研究。

我們開發了新的實驗方法來對單個細胞進行測序並分離出稀有的亞群，並開發了新的分析方法來檢測變異並將統計方法應用於這些數據集。我們主要關注乳腺癌，以了解克隆多樣性在侵襲，轉移和對化學療法的反應中的作用。使用這些工具來研究稀有腫瘤細胞亞群，包括循環腫瘤細胞和癌症幹細胞。我們的目標是了解克隆多樣性在腫瘤進化中的作用，以便我們可以利用這種多樣性治療易感性，並改善診斷工具和癌症的早期檢測。」

以下是納文團隊進行單細胞基因組研究歷程與成果簡述：

隨著我們進入精準醫學時代，單細胞分析將至關重要。納文博士的工作已提供了有關腫瘤的基因型與表型如何響應治療干預而發生進化的見解。

—— 李·赫爾曼（Lee Helman）