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INC神外前沿:先进的技术为胶质瘤的动力学提供了新的见解

由威尔康奈尔医学、纽约基因组中心、哈佛医学院、麻省总医院以及麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的研究人员领导的一个团队,以前所未有的细节描述了从患者脑肿瘤中取样的数千个单个细胞。这些发现以及获得这些发现
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  由威尔·康奈尔医学、纽约基因组中心、哈佛医学院、麻省总医院以及麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的研究人员领导的一个团队,以前所未有的细节描述了从患者脑肿瘤中取样的数千个单个细胞。这些发现以及获得这些发现的方法代表了癌症研究的重大进步,并最终可能导致更好的癌症检测、监测和治疗方法。

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图自网络

  正如研究人员9月30日在自然遗传学,他们使用先进的技术来记录基因突变、基因活性和被称为甲基化的脱氧核糖核酸上的基因活性编程标记,这些标记来自从胶质瘤患者身上取样的单个肿瘤细胞,胶质瘤是最常见的脑癌类型。通过这种方式,他们绘制了胶质瘤中不同的肿瘤细胞行为或“状态”,并确定了似乎将胶质瘤细胞从一种状态转移到另一种状态的关键编程标记。原则上,这些编程标记可以作为未来药物的目标。

  研究人员将单细胞方法与分子时钟技术相结合,为采样的肿瘤细胞创建了“祖先树”,描绘了它们状态变化的历史。

  “这就像拥有一台时光机——;我们可以从患者肿瘤中提取样本,并推断出肿瘤如何发展的许多细节,”联合资深作者丹·兰道博士说,他是血液和医学肿瘤学部门的医学副教授,也是威尔康奈尔医学中心桑德拉和爱德华·迈耶癌症中心的成员,还是纽约基因组中心的核心成员。

  “我们已经能够在这里进行观察,这些观察对我们应该如何看待治疗胶质瘤有着根本性的影响,”合著者马里奥·苏瓦博士说,他是哈佛医学院病理学副教授,麻省总医院病理学家,麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的成员。

  传统上,肿瘤细胞的特征是整体的,而不是单独的,并且以相对简单的方式,例如,通过它们的来源细胞类型和它们表面上的受体。然而,兰道博士和苏瓦博士帮助开创了使用“单细胞多组学”方法来单独和更详细地描绘肿瘤细胞的先河。

  在新的研究中,他们使用了三层方法:不仅记录基因序列和基因转录信息,还记录DNA-上的“表观遗传”转录控制甲基化标记;第一次直接对病人的单个肿瘤细胞进行研究。科学家们平均从7名所谓的IDH突变胶质瘤患者和7名IDH野生型胶质母细胞瘤患者中各取样100多个肿瘤细胞。

  他们发现这两种癌症的细胞往往处于四种不同状态中的一种,从干细胞样状态到更成熟的脑细胞样状态。他们还确定了DNA甲基化的不同模式,这些模式似乎解释了这些状态之间的变化;这种模式原则上可以被未来的疗法所打破,以抑制这种状态的改变和减缓肿瘤的发展。

  尽管研究人员捕捉到了样本肿瘤中细胞状态的快照,但他们还设计了一种分子钟方法,基于随着时间推移自然发生的脱氧核糖核酸甲基化的随机变化,来计算每个细胞的谱系树。描绘了它不同状态的历史,追溯到肿瘤的起源。

  谱系树显示,与低级胶质瘤细胞相比,胶质母细胞瘤细胞具有高度的“可塑性”,允许它们相对容易地在干细胞样状态和更成熟的状态之间来回切换。

  IDH野生型胶质母细胞瘤的细胞结构极具可塑性,通过从其更成熟的细胞池中再生这些细胞,可能使其在干细胞杀伤治疗中存活下来。"

  总的来说,这些发现为胶质瘤的动力学提供了丰富的见解,这些见解将有助于开发更好的方法来检测、分期、监测和治疗它们。

  研究人员现在计划使用他们的单细胞多组学方法来研究胶质瘤对不同治疗的反应。他们说,原则上,这种方法可以用于研究任何类型肿瘤的发展,甚至健康组织中随着年龄增长而产生的基因突变。

  来源:威尔·康奈尔医学

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