精確定位腫瘤細胞位置并以此探究腫瘤生物學的詳細圖譜，可以讓研究人員更好地了解癌癥的發(fā)展，并為潛在的治療方式提供線索。

10月30日發(fā)表于《自然》的12篇論文中，人類腫瘤圖譜網(wǎng)絡(luò)計劃（HTAN）的研究人員分析了來自人類和動物組織的數(shù)十萬個細胞，并繪制了超精確腫瘤細胞3D圖譜，同時創(chuàng)建了“分子鐘”追蹤導致癌癥的細胞變化。

大量論文描繪了一系列癌細胞的生物學和位置，包括結(jié)腸癌。

圖片來源：Steve Gschmeissner/Science Photo Library

“這些新工具使我們能夠從不同視角看待癌癥，并且是看到以前看不到的東西?！泵绹兜卤葼柼卮髮W醫(yī)學中心的計算細胞生物學家Ken Lau說。

在一些研究中，研究人員創(chuàng)建了能夠以單細胞分辨率研究腫瘤的圖譜。他們分析了6種癌癥的131個樣本中的細胞組織，包括乳腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌和腎臟癌。研究發(fā)現(xiàn)，同一腫瘤中的不同區(qū)域?qū)λ幬锏姆磻?yīng)有所不同。而了解各種癌癥細胞簇對治療的反應(yīng)可以幫助研究人員設(shè)計更有效的治療方法。

其他研究則使用3D圖譜來研究結(jié)腸息肉樣本。研究人員發(fā)現(xiàn)，息肉細胞中的分子變化，包括DNA連接的丟失和基因活性的改變，以及早期發(fā)生的免疫反應(yīng)、細胞生長和激素代謝的變化，可能導致息肉細胞癌變。

美國麻省理工學院的干細胞生物學家?mer Yilmaz表示，針對這些變化的治療方法可以使癌癥治療和早期健康干預(yù)更加有效?！鞍┌Y的最佳治療方法是預(yù)防。如果我們能夠了解不同細胞群體對環(huán)境和飲食的反應(yīng)，可能會找到更好的預(yù)防或檢測方法?！?/p>

其他圖譜則提供了一些線索，說明為什么某些癌癥類型的治療比其他類型更具挑戰(zhàn)性。“例如，免疫療法不直接靶向癌細胞，而是幫助免疫系統(tǒng)消除它們，對癌癥的治療效果較差?！泵绹つ?法伯癌癥研究所的醫(yī)生兼科學家Daniel Abravanel說。

為了調(diào)查原因，Abravanel和同事利用來自60名侵襲性乳腺癌患者的數(shù)十份樣本，創(chuàng)建了一個腫瘤3D圖譜。他們研究了免疫細胞的分布，發(fā)現(xiàn)在某些腫瘤中某些類型的免疫細胞比其他類型的更常見，特別是在接受免疫治療的人群中。

研究發(fā)現(xiàn)，相隔70至220天的同一腫瘤活檢顯示，免疫細胞T細胞和巨噬細胞的水平存在差異。美國范德比爾特-英格拉姆癌癥中心的基因組學乳腺癌研究人員Brian Lehmann說：“這顯示了免疫微環(huán)境的動態(tài)性，解釋了為什么試圖在單一時間點通過一次活檢來描述腫瘤特征和預(yù)測，對免疫檢查點療法的反應(yīng)的結(jié)果不一致?！?/p>

其他實驗則揭示了細胞最初是如何癌變的。在結(jié)直腸癌的研究中，Lau和同事設(shè)計了一個“分子鐘”來跟蹤正常細胞如何在腸道中開始失控并增殖的。他們使用單細胞分析和基因編輯CRISPR工具在每個細胞的DNA中產(chǎn)生突變。這些突變就像時間戳一樣，記錄了每個細胞的變化和分裂的時間軸。

Lau團隊將這種方法應(yīng)用于418個人類結(jié)腸息肉，發(fā)現(xiàn)高達30%的息肉起源于幾種細胞類型，而不是單一細胞。在60%的息肉中，隨著息肉的生長，一組細胞開始“超過”其他細胞發(fā)展成腫瘤。他們在小鼠身上進行了兩項類似研究，包括對來自112個腸道組織樣本的260922個單細胞的分析，也發(fā)現(xiàn)混合細胞共同引發(fā)結(jié)直腸腫瘤。

這些發(fā)現(xiàn)推翻了之前認為結(jié)腸癌起源于腸道內(nèi)層單個流氓細胞的觀點，并可能為早期診斷和干預(yù)提供更多機會。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/d41586-024-03498-9

來源：中國科學報