科学家成功追踪癌症的进化机制

2020-09-06 15:49:20 432

科学家成功追踪癌症的进化机制

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自德国Max Delbruck分子医学中心的科学家们通过研究发现,癌症会在某些细胞中获得或失去大量染色体,而在另一些细胞中则不会,这一过程或许就提示癌症正在发生进化或对某些偏好特征会进行选择,研究者指出,这种现象在包括乳腺癌、结直肠癌和肺癌等22种肿瘤类型中都非常普遍。

图片来源:Sriram Subramaniam, National Cancer Institute, National Institutes of Health

研究者Roland Schwarz博士表示,这些正在进行的癌症基因组的结构进化数量远比我们预期要高得多,也比研究人员此前认为的要高得多,这种改变似乎有利于获得或制造更多含有对癌细胞有益的基因的大型染色体片段拷贝,同时还会丢失抑制肿瘤进展的基因,这似乎是有道理的,此前研究结果并未发现这种情况会持续发生在多种类型的肿瘤中。

过去5年里,研究人员通过研究开发了一种方法来帮助详细阐明这些大规模的突变,这些变化称之为体细胞拷贝数改变(somatic copy number alterations),其包括整个染色体臂甚至整个染色体,远远大于单一基因所发生的点突变,具体而言,研究人员想知道这些改变到底发生在来自母亲的染色体上还是来自父亲的染色体上,或者两者都有,同时还想知道这些变化所发生的顺序。理解正在进行的染色体不稳定性的数量以及由此所产生的拷贝数异质性或许就有望帮助开发未来治疗癌症的新型疗法。

利用一种称之为“refphase”的新型算法和统计学分析技术,研究人员就能在详细的单倍型水平下进行分析,随后研究者将这种方法应用到了能代表22种肿瘤类型的394个肿瘤的1421份样本中,关键的是,这些样本至少取自肿瘤的两个不同部位,这或许就能帮助研究人员比较不同部位的差异之处。研究者表示,取自肿瘤不同部位的细胞之间的染色体增益和损失或许存在着巨大差异,而且在所分析的肿瘤类型中都发现了这种高水平的变异。

研究者Schwarz表示,在肿瘤的一部分,染色体的获得或丢失只发生在母源性的染色体上,而在肿瘤的另一部分或许发生在父源性染色体上,研究者在2017年的一项研究中将这种现象命名为“镜像亚克隆等位基因失衡”(MSAI,mirrored subclonal allele imbalance),MSAI事件存在于多种肿瘤类型中。这种失衡或许可能提示不同的进化事件会同时发生,这也就揭示了一定的选择机制;后期研究人员还需要进一步深入研究来更好地理解是否染色体片段的获得或丢失是否有助于推动肿瘤进展,还是这是随机发生的,相关研究结果或提供了强有力的证据表明,癌症会大规模地不断重塑其基因组,这也被称之为染色体的不稳定性。

后研究者表示,我们的新方法为在一个前所未有的细节水平上揭示正在进行的染色体不稳定性提供了大量的证据,目前研究人员正在进行深入研究,他们希望能够更深入清楚地阐明癌症的精细化进化机制。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Thomas B. K. Watkins, Emilia L. Lim, Marina Petkovic, et al. Pervasive chromosomal instability and karyotype order in tumor evolutionNature (2020).doi:10.1038/s41586-020-2698-6