摘要：研究人員近日開發(fā)出一種新方法，能夠從單個(gè)組織樣本中重建癌細(xì)胞的發(fā)育過程。
癌癥并非是一夜之間形成的。基因組中的促癌改變可能需要數(shù)十年的時(shí)間，才能最終導(dǎo)致惡性腫瘤的形成。
德國(guó)癌癥研究中心和英國(guó)牛津大學(xué)的研究人員近日開發(fā)出一種新方法，能夠從單個(gè)組織樣本中重建癌細(xì)胞的發(fā)育過程，也就是進(jìn)化過程。這種進(jìn)化研究尚處于起步階段。他們的愿望是利用新方法在早期階段檢測(cè)癌癥，最終目標(biāo)是阻斷這一過程。
這種名為SCIFER的新方法于7月3日發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上。
生物體承受著自然選擇的壓力，意味著那些最能適應(yīng)環(huán)境的生物才能生存下來。這種自然選擇過程也發(fā)生在人體中。適應(yīng)力更強(qiáng)的細(xì)胞會(huì)擴(kuò)散開來，其他細(xì)胞則被取代。
圖1 體干細(xì)胞中克隆選擇的檢測(cè)與量化這種所謂的體細(xì)胞進(jìn)化可能會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生積極的影響。然而，癌細(xì)胞特別強(qiáng)勢(shì)，它們會(huì)不受抑制地增殖，并在此過程中取代健康組織。
研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是了解癌細(xì)胞的進(jìn)化。“我們的愿望是開發(fā)一種新型的早期癌癥檢測(cè)方法。從最初的突變事件到肉眼可見的腫瘤，可能需要數(shù)十年時(shí)間。這也意味著，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我們有可能干預(yù)并阻止癌癥的發(fā)展。”
雖然距離這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還有很長(zhǎng)的路要走，但研究人員通過他們開發(fā)的SCIFER方法邁出了第一步。
他們成功重建了人體細(xì)胞克隆（即來源于單個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞簇）的進(jìn)化過程。SCIFER方法能夠在早期階段檢測(cè)到快速生長(zhǎng)的克隆。他們新開發(fā)的方法是以突變?yōu)榛A(chǔ)。隨著時(shí)間的推移，單個(gè)細(xì)胞中積累了數(shù)百個(gè)突變，由此產(chǎn)生的突變模式為研究團(tuán)隊(duì)解讀細(xì)胞進(jìn)化提供了線索。
共同通訊作者、德國(guó)癌癥研究中心的Thomas H?fer表示：“這些突變絕大多數(shù)是中性的，既不有利于細(xì)胞，也不有害于細(xì)胞。然而，如果發(fā)生一個(gè)致癌突變，讓細(xì)胞更加適應(yīng)環(huán)境，這將會(huì)改變?cè)S多中性突變的進(jìn)化模式。”
“通過這種易于測(cè)定的變化，我們可以追溯致癌突變何時(shí)發(fā)生，以及相應(yīng)的癌前細(xì)胞克隆生長(zhǎng)速度有多快。我們可以通過單個(gè)血液或組織樣本來計(jì)算時(shí)間線。”
此外，牛津大學(xué)血液學(xué)家Paresh Vyas及其團(tuán)隊(duì)也參與了SCIFER的開發(fā)。他們提供了健康志愿者的寶貴骨髓樣本，以便全面測(cè)試該方法并使其適應(yīng)真實(shí)世界的數(shù)據(jù)。
通常來說，致癌基因處于關(guān)閉狀態(tài)，或偶爾短暫激活。然而，突變的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致致癌基因一直處于激活狀態(tài)，從而增加癌癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
圖2 穩(wěn)態(tài)組織中漂變與選擇的群體遺傳學(xué)模型
包括本研究在內(nèi)的一些研究已經(jīng)表明，致癌基因的突變發(fā)生頻率遠(yuǎn)高于此前預(yù)期。然而，致癌基因的持續(xù)激活并不一定會(huì)導(dǎo)致癌癥。
“例如，我們發(fā)現(xiàn)，大腦中攜帶突變致癌基因的細(xì)胞增殖速度更快，但并未發(fā)展成惡性腫瘤，”第一作者Verena K?rber報(bào)告稱。顯然，人體具備有效的保護(hù)機(jī)制，能夠抑制可能存在風(fēng)險(xiǎn)的細(xì)胞。
單個(gè)激活的致癌基因通常不會(huì)導(dǎo)致癌癥。在大多數(shù)情況下，必須同時(shí)發(fā)生多個(gè)致癌突變，而非遺傳因素也可能發(fā)揮作用。例如，目前已知細(xì)胞微環(huán)境中的炎癥會(huì)增加惡性轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。
在后續(xù)的研究中，研究人員希望弄清楚哪些選擇因素會(huì)促使致癌基因被激活的細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，以及哪些因素能夠阻止這一過程。他們的目標(biāo)是利用這一機(jī)制開發(fā)新的干預(yù)策略。
以骨髓增生異常綜合征 (MDS) 為例，這是一種造血干細(xì)胞疾病，可能發(fā)展成急性髓系白血病。然而，并非所有的MDS患者都會(huì)發(fā)展成白血病，因此，準(zhǔn)確識(shí)別高危人群并提供有針對(duì)性的干預(yù)措施具有重大意義。
Thomas H?fer認(rèn)為，以SCIFER為基礎(chǔ)的各類血癌的細(xì)胞進(jìn)化研究，有望在未來取得具有臨床應(yīng)用價(jià)值的成果。
參考資料
[1] Detecting and quantifying clonal selection in somatic stem cells
摘要：研究人員近日開發(fā)出一種新方法，能夠從單個(gè)組織樣本中重建癌細(xì)胞的發(fā)育過程。
癌癥并非是一夜之間形成的。基因組中的促癌改變可能需要數(shù)十年的時(shí)間，才能最終導(dǎo)致惡性腫瘤的形成。
德國(guó)癌癥研究中心和英國(guó)牛津大學(xué)的研究人員近日開發(fā)出一種新方法，能夠從單個(gè)組織樣本中重建癌細(xì)胞的發(fā)育過程，也就是進(jìn)化過程。這種進(jìn)化研究尚處于起步階段。他們的愿望是利用新方法在早期階段檢測(cè)癌癥，最終目標(biāo)是阻斷這一過程。
這種名為SCIFER的新方法于7月3日發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上。
生物體承受著自然選擇的壓力，意味著那些最能適應(yīng)環(huán)境的生物才能生存下來。這種自然選擇過程也發(fā)生在人體中。適應(yīng)力更強(qiáng)的細(xì)胞會(huì)擴(kuò)散開來，其他細(xì)胞則被取代。
圖1 體干細(xì)胞中克隆選擇的檢測(cè)與量化這種所謂的體細(xì)胞進(jìn)化可能會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生積極的影響。然而，癌細(xì)胞特別強(qiáng)勢(shì)，它們會(huì)不受抑制地增殖，并在此過程中取代健康組織。
研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是了解癌細(xì)胞的進(jìn)化。“我們的愿望是開發(fā)一種新型的早期癌癥檢測(cè)方法。從最初的突變事件到肉眼可見的腫瘤，可能需要數(shù)十年時(shí)間。這也意味著，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我們有可能干預(yù)并阻止癌癥的發(fā)展。”
雖然距離這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還有很長(zhǎng)的路要走，但研究人員通過他們開發(fā)的SCIFER方法邁出了第一步。
他們成功重建了人體細(xì)胞克隆（即來源于單個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞簇）的進(jìn)化過程。SCIFER方法能夠在早期階段檢測(cè)到快速生長(zhǎng)的克隆。他們新開發(fā)的方法是以突變?yōu)榛A(chǔ)。隨著時(shí)間的推移，單個(gè)細(xì)胞中積累了數(shù)百個(gè)突變，由此產(chǎn)生的突變模式為研究團(tuán)隊(duì)解讀細(xì)胞進(jìn)化提供了線索。
共同通訊作者、德國(guó)癌癥研究中心的Thomas H?fer表示：“這些突變絕大多數(shù)是中性的，既不有利于細(xì)胞，也不有害于細(xì)胞。然而，如果發(fā)生一個(gè)致癌突變，讓細(xì)胞更加適應(yīng)環(huán)境，這將會(huì)改變?cè)S多中性突變的進(jìn)化模式。”
“通過這種易于測(cè)定的變化，我們可以追溯致癌突變何時(shí)發(fā)生，以及相應(yīng)的癌前細(xì)胞克隆生長(zhǎng)速度有多快。我們可以通過單個(gè)血液或組織樣本來計(jì)算時(shí)間線。”
此外，牛津大學(xué)血液學(xué)家Paresh Vyas及其團(tuán)隊(duì)也參與了SCIFER的開發(fā)。他們提供了健康志愿者的寶貴骨髓樣本，以便全面測(cè)試該方法并使其適應(yīng)真實(shí)世界的數(shù)據(jù)。
通常來說，致癌基因處于關(guān)閉狀態(tài)，或偶爾短暫激活。然而，突變的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致致癌基因一直處于激活狀態(tài)，從而增加癌癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
圖2 穩(wěn)態(tài)組織中漂變與選擇的群體遺傳學(xué)模型
包括本研究在內(nèi)的一些研究已經(jīng)表明，致癌基因的突變發(fā)生頻率遠(yuǎn)高于此前預(yù)期。然而，致癌基因的持續(xù)激活并不一定會(huì)導(dǎo)致癌癥。
“例如，我們發(fā)現(xiàn)，大腦中攜帶突變致癌基因的細(xì)胞增殖速度更快，但并未發(fā)展成惡性腫瘤，”第一作者Verena K?rber報(bào)告稱。顯然，人體具備有效的保護(hù)機(jī)制，能夠抑制可能存在風(fēng)險(xiǎn)的細(xì)胞。
單個(gè)激活的致癌基因通常不會(huì)導(dǎo)致癌癥。在大多數(shù)情況下，必須同時(shí)發(fā)生多個(gè)致癌突變，而非遺傳因素也可能發(fā)揮作用。例如，目前已知細(xì)胞微環(huán)境中的炎癥會(huì)增加惡性轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。
在后續(xù)的研究中，研究人員希望弄清楚哪些選擇因素會(huì)促使致癌基因被激活的細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，以及哪些因素能夠阻止這一過程。他們的目標(biāo)是利用這一機(jī)制開發(fā)新的干預(yù)策略。
以骨髓增生異常綜合征 (MDS) 為例，這是一種造血干細(xì)胞疾病，可能發(fā)展成急性髓系白血病。然而，并非所有的MDS患者都會(huì)發(fā)展成白血病，因此，準(zhǔn)確識(shí)別高危人群并提供有針對(duì)性的干預(yù)措施具有重大意義。
Thomas H?fer認(rèn)為，以SCIFER為基礎(chǔ)的各類血癌的細(xì)胞進(jìn)化研究，有望在未來取得具有臨床應(yīng)用價(jià)值的成果。
參考資料
[1] Detecting and quantifying clonal selection in somatic stem cells
