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超精确的癌细胞 3D 图揭示肿瘤生长的秘密
超精确的癌细胞 3D 图谱可破译肿瘤的生长方式并提供新的治疗方法。
超精确的癌细胞 3D 图揭示肿瘤生长的秘密
精确描绘肿瘤细胞位置并检查肿瘤生物学的详细图谱为了解几种癌症（包括乳腺癌、结肠癌和胰腺癌）的发展提供了新的见解，并可以为潜在的治疗提供线索。
在 一系列 12 项研究 人类肿瘤图谱网络 (HTAN) 的研究人员于 10 月 30 日发表在《自然》杂志上，分析了来自人类和动物组织的数十万个细胞。一些研究描述了 细胞的 3D 图 - 称为细胞图集 – 在肿瘤中，而其他人则创建“分子时钟”来跟踪导致癌症的细胞变化。
田纳西州纳什维尔范德比尔特大学医学中心的计算细胞生物学家 Ken Lau 说：“将这些新颖的工具应用于癌症使我们能够从不同的角度来看待它。”他也是一项记录结直肠癌发展中细胞事件时间进程的研究的合著者。 1 。 “我们实际上可以看到以前看不到的东西。”
绘制肿瘤图
在一些研究中，研究人员创建了图谱，使他们能够在单细胞水平上研究肿瘤并研究癌症是如何发展的。一个团队分析了来自六种不同类型癌症（包括乳腺癌、结肠癌、胰腺癌和肾癌）的 131 个样本中的细胞组织 2 。科学家发现，同一肿瘤的不同区域对药物的反应可能不同。了解不同细胞群对治疗的反应有助于开发更有效的疗法。
其他研究使用 3D 绘图来检查结肠息肉样本——肠道内壁的异常生长，可能会癌变。他们发现了息肉细胞的分子变化，包括 DNA 连接的丧失和基因活性的变化 3 以及免疫反应、细胞生长和激素代谢的变化 4 ，这可能发生得很早并导致息肉细胞恶变。
剑桥麻省理工学院的干细胞生物学家 Ömer Yilmaz 表示，针对这些变化的疗法可以使癌症治疗和早期健康干预更加有效。 “癌症的最佳治疗方法是预防。如果我们能够了解不同的细胞群如何对环境和饮食做出反应，如何影响肿瘤发生，以及不同的克隆如何促进这一过程，这可能会带来更好的预防或检测方法。”
深入了解免疫力
其他图谱提供了为什么某些癌症比其他癌症更难治疗的线索。 “肿瘤不仅仅由癌细胞组成，”马萨诸塞州波士顿达纳法伯癌症研究所的医师科学家、乳腺癌研究的合著者丹尼尔·阿布拉瓦内尔 (Daniel Abravanel) 说道。 5 。例如，免疫疗法不直接针对癌细胞，而是 支持免疫系统消除它们， 他补充说，与其他类型的癌症相比，它对乳腺癌的效果较差。
为了找出原因，Abravanel 和他的同事创建了一个 3D 肿瘤图谱，其中包含来自 60 名患有侵袭性乳腺癌的患者的数十个样本。他们研究了免疫细胞的分布方式，发现某些类型的免疫细胞在某些肿瘤中更常见，特别是在接受免疫治疗的人中。
在三个人身上，相隔 70-220 天对同一肿瘤进行的活检显示，T 细胞和巨噬细胞等免疫细胞的数量存在差异。在两种情况下，这些细胞的数量随着时间的推移而减少，而在第三种情况下，这些细胞的数量却有所增加。
田纳西州纳什维尔范德比尔特-英格拉姆癌症中心专门从事基因组学研究的乳腺癌研究员 Brian Lehmann 表示：“这确实表明了免疫微环境的动态性，并且可以解释为什么在单个时间点通过活检来描述肿瘤特征并预测对免疫检查点疗法的反应的尝试会产生不一致的结果。”
在另一项研究中，研究人员发现，一些侵袭性乳腺癌亚型比其他亚型含有更多的免疫细胞，并且随着时间的推移似乎变得“沉默” 6 。这些细胞表达一种名为 CTLA4 的蛋白质，这限制了它们对肿瘤做出反应的能力。针对 CTLA4 的疗法在黑色素瘤和肺癌的治疗中显示出有希望的结果。莱曼说：“这为该疗法在乳腺癌中的应用提供了更多可能性。”
CRISPR 手表
其他实验展示了细胞最初是如何变成癌细胞的。在结直肠癌研究中，刘和他的同事开发了一种“分子时钟”来追踪正常细胞如何开始在肠道中不受控制地增殖 1 。他们使用单细胞分析和基因编辑工具（CRISPR）在每个细胞的 DNA 中产生突变。这些突变充当时间戳，记录每个细胞的变化和分裂过程。
Lau 和他的团队将这种方法应用于 418 个人类结肠息肉，发现高达 30% 的息肉来自多种细胞类型，而不是单一细胞。在 60% 的息肉中，随着息肉的生长，一组细胞开始“超过”其他细胞，从而导致肿瘤的形成。两项类似的小鼠研究 7, 8 包括对来自 112 个肠道组织样本的 260,922 个单细胞的分析，还表明细胞混合物共同引发结直肠肿瘤。
这些结果挑战了以前的观点，即结肠癌是由肠道内壁中单个不受调控的细胞引起的，并可能为早期诊断和干预开辟新的机会。
“为了评估[癌前生长]的风险，人们会根据大小来评估。肿瘤越大，风险就越高，”刘说。但分子钟和其他分析表明，“可能还有其他涉及遗传学和进化的生物标志物。”
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伊斯兰，M.等人。自然 https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024)。
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周一，C.-K。等人。自然 https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4（2024）。
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朱，Y.等人。自然癌症 https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024)。
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埃斯普林，E.D.等人。自然癌症 https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024)。
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克鲁哈默，J.等人。自然医学。 https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z（2024）。
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伊格莱西亚，医学博士等人。自然癌症 https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024)。
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萨迪恩，I.D.等人。自然 https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024)。
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卢，Z.等人。自然 https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024)。