肺癌細胞“家譜”可揭示癌症發展進程

科技日報北京5月5日電 （記者張夢然）據5日發表在《細胞》雜誌上的一項研究，一個國際研究團隊使用基於CRISPR的譜系追蹤方法，從第一次致癌突變激活開始追蹤肺癌細胞，最終記錄了迄今為止最全面的肺癌細胞進化過程，這份詳細的腫瘤病史揭示了對肺癌如何進展和轉移的新見解。

癌細胞可進化出抗藥性、更具侵襲性和轉移性，並擴散到身體的其他部位形成新的腫瘤。癌症進化的這些特徵越多，它就越致命。研究人員想了解癌症是如何演變的，從而進行預防和治療。但當癌症被發現時，它通常已在患者身上存在數年甚至數十年，而關鍵的進化時刻從沒有被觀察過。

美國懷特黑德研究所喬納森·韋斯曼和合作者開發了一種可追蹤幾代癌細胞的新方法，使研究人員能夠分析它們的進化歷史。這種譜系追蹤方法使用CRISPR技術為每個細胞嵌入可遺傳和可進化的DNA條形碼。每次細胞分裂時，它的條形碼都會被輕微修改。當研究人員最終收穫原始細胞的後代時，他們就可比較細胞的條形碼來重建每個細胞的“家譜”，就像相關物種的進化樹一樣。研究人員使用了類似的方法來跟蹤新冠病毒的演變。

韋斯曼表示：“這是一種以更高的分辨率觀察癌症進化的新方法。以前，導致腫瘤危及生命的關鍵事件一直是不透明的，因為它們湮滅在腫瘤遙遠的過去中，但這為我們提供了了解這段歷史的窗口。”

為了從一開始就追蹤癌症，研究人員開發了一種方法，可同時觸發細胞中的致癌突變並記錄細胞的發展過程。他們對小鼠進行改造，當它們的肺細胞暴露於一種特製的病毒時，會激活Kras基因中的致癌突變，並使細胞中的腫瘤抑制基因Trp53失活，同時激活譜系追蹤。小鼠模型經過工程改造後，使得肺癌在其中的發展與在人類中的發展方式非常相似。

研究人員在收穫癌細胞之前讓癌細胞進化了幾個月。然後他們使用之前開發的算法，從修改後的DNA條形碼中重建細胞的家譜，還使用RNA測序測量了細胞中的基因表達，以表徵每個細胞的狀態。有了這些信息，他們就可以“拼湊”這種類型的肺癌如何變得具有侵襲性和轉移性。

研究人員表示，揭示腫瘤細胞之間的關係，是理解它們的基因表達譜和深入瞭解侵襲性狀態出現的關鍵。

【總編輯圈點】

在此次小鼠模型中，癌細胞是從正常細胞發展而來，腫瘤進展在原生環境中長時間發生，這就意味着，其與人類患者身上發生的情況非常相似。對於科學家來説，這種模擬和因此衍生的見解對癌症治療非常重要。因為人們最怕的轉移，通常發生在癌症變得致命的時候，如果可以細緻入微地研究癌症演變，人們就能知道哪些類型的癌症會以何種方式發展出轉移的能力，從而設計出干預措施來加以阻止。