按图索骥?Nature封面研究:科学家们摸清了人类癌细胞的转移路线

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按图索骥?Nature封面研究:科学家们摸清了人类癌细胞的转移路线

本文首发:中国生物技术网,药时代授权转载

 

我们都知道,绝大多数癌症患者的死亡都是由于体内的癌细胞转移,即肿瘤从一个器官扩散到了其他组织中继续增殖生长,并形成同样性质的肿瘤。由于人体的复杂性,提前预测一个癌细胞是否会转移几乎是不可能的事情,而且一旦发生转移,多个位置的恶性肿瘤会对癌症治疗产生抵抗力,使治疗难上加难。

 

近日,发表在《Nature》封面上的一项研究中,来自美国麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学的研究团队为这一难题带来了光明。他们发现,一种癌症是否会扩散、扩散的程度以及扩散到哪个器官取决于许多遗传和临床因素。

 

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布罗德研究所拥有全球最大的癌细胞系数据集,并已对每一个癌细胞系进行了系统的基因组和功能基因组研究。但这长达15年的研究一直都是基于体外塑料培养皿中培养的癌细胞。因此,这些结果与体内的复杂环境会存在明显的差异。
 
在这项新研究中,研究团队已通过动物模型证明,人类癌细胞转移是可以预测的。
研究团队将500个人类癌细胞系与转移相关的特征集合在一起,创建了第一代癌细胞转移图谱(MetMap,这是有史以来首张描述不同癌症如何扩散的图谱。
 
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MetMap https://depmap.org/

 

这项有价值的资源可以帮助科学家发现更多新的细节,如:驱动癌症转移的因素是什么?为什么有些癌症比其他癌症扩散得更为猛烈?以及如何用新型抗癌药物减缓或阻止这一致命的过程。
 
研究通讯作者、布罗德研究所的首席科学家Todd Golub说:“对于很多癌症患者来说,尽管采取了治疗手段,但不幸的是,他们的肿瘤仍在在不断生长。这会让人认为有些肿瘤可以在任何地方存活,但事实并非如此。”
 
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Todd Golub
 
MetMap源于癌症项目科学家金鑫博士的大量研究工作。金鑫及其合著者给代表21种不同癌症的500种癌细胞系中的每一种都贴上了独特的DNA条形码分子,使他们可以识别并追踪癌细胞。随后,研究人员将不同组合的细胞系注入免疫缺陷小鼠的循环系统中,以监测细胞的扩散。五周之后,再从脑、肺、肝、肾和骨中采集样本,并完成高通量测序,以确定哪一种细胞系扩散到具体器官。
 
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研究团队发现,超过200个细胞系在小鼠体内存活并发生转移。随后,他们确定了与肿瘤扩散相关的关键特征,包括肿瘤类型、起源位置以及患者年龄。研究人员利用这些信息生成MetMap,以显示每一个癌细胞系转移潜力的交互图。
 
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金鑫说:“一开始没人相信这种方法会奏效,包括我自己。但结果表明,它的作用相当强大,并带来了意想不到的信息,即是什么让不同癌症可以适应不同的器官环境。”
 
为了证明他们的数据价值,研究人员进一步研究了一种乳腺癌。MetMap显示这种癌症有向大脑扩散的倾向。他们将这些细胞系的基因组与非转移性乳腺癌细胞系的基因组进行了比较,从而确定了一些促进癌细胞扩散到大脑的差异。他们特别指出,乳腺癌细胞脂质代谢的关键变化使其能在大脑的微环境中生存,这表明未来的治疗或许可以通过阻断脂质代谢以潜在地延缓癌症转移。
 
Golub说:“我们希望通过创建高质量、大规模的基础数据集,并免费与全世界共享的方式为癌症转移研究领域做出贡献。”

参考资料:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2969-2

https://depmap.org/metmap/vis-app/index.html

 

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