绝大多数癌症死亡归因于转移,即肿瘤从一个器官转移到另一个器官。确定癌症是否会转移几乎是不可能的,但如果转移了,就会变得更难治疗,因为它在体内的多个部位以及对癌症治疗的抵抗力。
由麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard)布罗德研究所(Broad Institute of MIT)的研究人员领导的一个团队的新工作表明,在动物模型上预测人类癌细胞的转移是可能的。在《自然》杂志上发表的一项研究中,布罗德癌症项目的科学家们发现,癌症是否扩散、扩散的程度以及扩散到哪个器官,取决于许多基因和临床因素。该团队将500个人类癌细胞株与转移相关的特征集合在一起,创建了转移图谱(即MetMap),这是有史以来第一张不同癌症扩散方式的图谱。
这些资源可以帮助科学家发现有关转移的新细节,为什么某些癌症比其他癌症扩散得更猛烈,以及如何用新的抗癌药物潜在地减缓或停止这一致命过程。
“不幸的是,对于太多的癌症患者来说,尽管接受了治疗,他们的肿瘤仍在继续生长,”Broad的首席科学官、Dana- farber癌症研究所的查尔斯a达纳(Charles A. Dana)研究员托德戈卢布(Todd Golub)说。“这可能会让你认为一些肿瘤可以在任何地方存活,但事实并非如此。”
跟踪传播
MetMap是由苏珊·g·科曼(Susan G. Komen)博士后研究员金欣(Xin Jin)的研究发展而来,她现在是该癌症项目的一名研究科学家。他和他的合作者用独特的DNA条形码分子标记了代表21种不同癌症的500个癌细胞株,使他们能够识别和跟踪癌细胞。然后,研究人员将不同组合的细胞系注射到老鼠的循环系统中。
Jin和他的团队监测了细胞的扩散,五周后,从大脑、肺、肝、肾和骨骼收集样本,以确定哪一种细胞系在哪一种器官上定居。研究小组发现,超过200个细胞系存活下来并在小鼠体内转移。他们确定了与肿瘤扩散有关的关键特征,包括肿瘤类型、起源部位和细胞来源患者的年龄。研究人员利用这些信息生成MetMap,以及一个显示每个癌细胞系转移潜力的交互式图表。
“一开始没人相信这种方法会奏效,包括我自己,”金说。“结果证明,这种方法非常有效,结果产生了意想不到的信息,关于是什么使不同的癌症适应不同的器官环境。”
为了显示他们的数据的价值,研究人员进一步研究了一种乳腺癌,MetMap显示这种乳腺癌倾向于扩散到大脑。他们将这些细胞系的基因组与非转移性乳腺癌的基因组进行了比较,并确定了促进向大脑扩散的一些差异。他们特别指出,乳腺癌细胞脂质代谢的关键变化使它们能够在大脑的微环境中存活,这表明未来的治疗可能会中断脂质代谢,从而潜在地减缓这种转移。
Golub说:“我们希望通过创建高质量、大规模的基础数据集,并让全世界免费获得,从而为转移研究领域做出贡献。”