2022-12-01

Nature | 空间基因组学描绘癌症克隆的结构、性质和进化（2）

原创 图灵基因 图灵基因 2022-12-01 09:19 发表于江苏

收录于合集#前沿分子生物学技术

一种新的空间技术，碱基特异性原位测序（BaSISS），已经绘制并跟踪了乳腺癌肿瘤的细胞和组织环境，提供了一些驱动癌症进展的分子因素的见解。这项研究揭示了哪些乳腺癌细胞群对疾病的传播负有责任，并首次强调了癌细胞在肿瘤生长中的位置的重要性。

这项新的研究发表在《Nature》杂志上的一篇题为“Spatial genomics maps the structure, nature and evolution of cancer clones”的文章中。

“我们的研究创造了一种工具，可以追踪哪些乳腺癌细胞会在身体的其他部位引发肿瘤，并有助于回答癌症中的一些重大问题，比如为什么有些癌细胞会扩散，而有些却不会。”Wellcome Sanger研究所的临床科学家Lucy Yates博士说，“为了全面了解并治疗乳腺癌，我们需要能够看到癌症在体内、与周围细胞以及与免疫系统相互作用的全貌。这项新技术结合了多种技术和专业知识来做到这一点，将不同的方法结合在一起，以提供以前不可能呈现的癌症完整视图。”

该团队开发了一个工作流程，以创建整个肿瘤切片中基因亚克隆组成的详细定量图。该技术使用荧光分子探针来寻找细胞DNA和RNA，并使用荧光显微镜扫描大块组织。他们发现，在乳腺癌发展的多个阶段，有特定的，通常是意想不到的克隆生长模式，遗传克隆的行为因其在乳房中的起始位置而不同。

EMBL欧洲生物信息学研究所（EMBL-EBI）和德国癌症研究中心（Deutsches Krebsforschungszentrum，DKFZ）Gerstung实验室的博士生Artem Lomakin表示：“我们创建了一个结合了计算和实验技术的系统，使我们能够绘制人类组织自然栖息地中的进化癌症谱系。虽然以前可以在实验装置中追踪癌症肿瘤细胞的谱系，但这是首次在人体组织中追踪到多种谱系，对乳腺癌在体内的发展提供了完整的概述。在此之前，我们的系统所产生的见解是不可能得到的，尤其是在这种规模下。”

更具体地说，作者写道，“将碱基特异性原位测序工作流程应用于两种多灶原发性乳腺癌的八个组织切片，揭示了复杂的亚克隆生长模式，并通过显微解剖进行了验证。”

“癌症是由细胞中的基因突变引起的，这项研究是我们首次能够使用DNA碱基特异性探针来靶向一组癌细胞克隆中的数十种突变。这项创新技术使我们能够准确地重建这些克隆的传播。”斯德哥尔摩大学生命科学实验室（Science for Life Laboratory）教授Mats Nilsson博士指出，“从我们的研究中得到的一个重要见解是，癌细胞存活和扩散的原因可能不仅仅是基因变化，也可能是它们的位置。这增加了另一层复杂性，以及针对该疾病的新的潜在方法。这也可以解释为什么某些治疗只对某些个体有效，即使他们与其他人有相似的突变，因为肿瘤在乳房的不同区域被发现。”

在一例原位导管癌病例中，他们指出，“多克隆肿瘤在宏观范围内发生扩张，但在微观解剖结构中分离。”在原位导管癌的各个阶段，“浸润性癌症和淋巴结转移，亚克隆区域显示出明显的转录和组织学特征以及细胞微环境。”

“对癌症肿瘤进行测序可以让我们更好地了解肿瘤的遗传多样性。但这项技术令人兴奋的地方在于，我们第一次看到了环境如何影响癌症的进化。”DKFZ部门负责人Moritz Gerstung博士指出，“我们能够看到哪些癌症克隆会进展得更具侵袭性，哪些不会，这将使我们更好地了解肿瘤生长的关键步骤，以及我们如何减轻或预防疾病。”

未来，有可能开发出通过影响肿瘤周围环境来预防或减少癌症生长和扩散能力的疗法。除此之外，研究人员还可以使用新开发的工具来测试新疗法如何影响癌症及其与免疫系统的相互作用，从而全面了解治疗方法的工作原理和可能的副作用。