Nature 发现 22 种癌症的奥秘:癌症进程性发展

来源: 生物通 / 作者: 万纹 / 时间: 2020-09-03
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德国 Max Delbrück 分子医学中心领导的一组最新研究表明,癌症患者的某些细胞中会出现获得或丢失大部分染色体,但其它细胞中却没有,这个过程代表着癌症进程性发展。

这一发现由德国四大殿堂级研究机构 Max Delbrück 分子医学中心,伦敦大学学院等处完成,发表在 Nature 杂志上,揭示了 22 种肿瘤类型,包括乳腺癌,结肠直肠癌和肺癌等的奥秘。

MDC 小组负责人,文章通讯作者 Roland Schwarz 博士说:“这些癌症基因组正在进行的结构性进化数量比我们最初预期的要高得多,而且也比科学界预测的还高。”

这种变异似乎有利于获得或复制包含对癌细胞有利的基因的大染色体片段,而丢失具有能够抑制肿瘤的基因的片段。

爸爸先还是妈妈先?

Schwarz 和论文一作 Tom Watkins 在过去五年中共同努力,开发了一种方法,可以帮助更详细地阐明这些大规模突变。这些变化称为 SCNA(somatic copy number alterations )体细胞拷贝数变异,包括完整的染色体臂甚至整个染色体,远大于单个基因中的 “点” 突变。

研究人员想知道是染色体的母本拷贝还是父本拷贝出现了变化,或者两者都有变化,以及变化发生的顺序。

Watkins 说:“了解正在进行的染色体不稳定的数量以及由此产生的拷贝数异质性可能会为将来的治疗方法提供参考。”

他们采用了一种称为 “refphase” 的新算法和统计分析能够达到这种精细的单倍型细节水平。研究人员将该方法应用于代表 22 种肿瘤类型的 394 个肿瘤的 1,421 个样品。其中至关重要的是,这些样品是从肿瘤的至少两个不同部位采集的,这使研究人员能够比较不同地区的差异。

“这些数据集仍然非常稀少,因此我很高兴能够进行最大的多区域多区域数据的泛癌研究,” 作者表示。他们发现从肿瘤的不同部位获取的细胞之间的染色体增多和丢失不少,在所有分析的肿瘤类型中都发现了这种高水平的变异。

不同寻常的失衡

研究小组发现,在肿瘤的一部分中,得失仅在染色体的母本上,而在肿瘤的另一部分中,得失仅在父本上。 Schwarz 及其同事在 2017 年的一项研究中首次将这种现象称为 “镜像亚克隆等位基因失衡”(MSAI)。 “这些 MSAI 事件存在于许多肿瘤类型中,我们到处都可以找到它们。”

这些失衡可能表明并行发生的单独进化事件,表明存在选择的可能性。需要进一步研究更好地了解获得或丢失的染色体片段是否确实对肿瘤或随机肿瘤有所帮助。但是可以肯定的是,这一发现提供了有力的证据,证明癌症会持续大规模地重塑其基因组,这也称为染色体不稳定。

这项研究解决了癌症基因组学领域的一个持续辩论。有人认为,在肿瘤生命的一开始,会有大量的进程性变化,但随后基因组仍然保持相对稳定。但包括 Schwarz 在内的另外一些科学家怀疑这些改变在癌症的整个生命中都在持续。 Schwarz 说:“我们的方法为正在进行的染色体不稳定性提供了详细的证据,这些细节,以前是不可能发现。”

Schwarz 和他的团队目前正在对作为 R 包(一种用于数据分析的开放访问软件)的公开发布算法进行 Beta 测试。未来该领域的其他人可以使用他们的技术。

原文标题:

Tom Watkins et al. (2020): „Pervasive Chromosomal Instability and Karyotype Order During Tumour Evolution", Nature, DOI: 10.1038/s41586-020-2698-6

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