肿瘤的进化

从长颈鹿的长脖子到孔雀庄严的颜色,进化的结果常常令人敬畏。但进化并不总是创造功能和美丽的结构。

就癌症而言,单个细胞中恶性细胞群的增长也反映了一个进化的过程,但会带来更可怕的结果。

约翰内斯·莱特用数学模型来理解癌症的演变

斯坦福大学6037s转化癌症进化实验室的约翰内斯·莱特博士等研究人员正在研究癌症从单一销售到许多转移性肿瘤的路径。通过使用这个观点和简单的数学模型,Reiter质疑了当前癌症治疗的实践。1月17日,他在Duke’s数学生物研讨会上发言。

癌症的进化过程始于一个单细胞。在每一次分裂中,细胞的遗传密码都会发生一些突变,而这些突变大部分都是无关紧要的。然而,如果突变发生在某些被称为驱动基因的基因中,细胞谱系可以遵循不同的快速生长路径。如果这些突变能够存活下来,细胞继续以比正常更快的速度分裂,结果就是肿瘤。

当细胞分裂时,它们会获得突变,导致异常生长并形成肿瘤。肿瘤和它们的转移可能由不同的细胞群组成,复杂的治疗计划会影响患者的预后。图片由Reiter实验室提供

随着每一次分裂,细胞继续获得突变。结果是一个单一的肿瘤可以由多种独特的细胞群组成;这种多样性被称为瘤内异质性(ITH)。随着肿瘤转移,或扩散到全身其他部位,多样性的可能性增加。

瘤内异质性可存在于原发肿瘤内、转移灶内或转移灶间。Vogelstein等人,《科学》,2013年

瑞特描述了ITH的三种风格。原发异质性描述了初始肿瘤内细胞类型的多样性。
1转移异质性描述单个转移灶内细胞类型的多样性。最后,转移间异质性描述了来自同一原发肿瘤的转移的多样性。

对于Reiter来说,转移间异质性是一个特别引人注目的问题。如果根据原发肿瘤的活检来制定治疗方案,但是由于转移灶的不同和原发肿瘤的不同,治疗的效果会受到很大的限制。

考虑到这一点,Reiter开发了一个数学模型来预测仅对原发肿瘤进行活检收集的细胞样本是否能提供足够的治疗信息。

通过对至少有两个未经治疗的转移瘤和一个原发肿瘤的患者的基因序列数据进行分析,莱特发现转移瘤和原发肿瘤有一个共同的驱动基因。Reiter说,这证实了对原发肿瘤的活检足以计划靶向治疗,因为在转移中起作用的驱动基因缺失的风险被证明是可以忽略不计的。

作为加纳利癌症早期检测中心(Canary Center for Cancer Early Detection)的一名新成员,瑞特的下一步工作是利用他的数学建模能力,在癌症还处于最可治疗阶段的时候,解决识别癌症的问题。 

Post by undergraduate blogger Sarah Haurin

作者:Sarah Haurin

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://researchblog.duke.edu/2020/01/23/the-evolution-of-a-tumor/

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