哈佛大學(xué)、愛(ài)丁堡大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員為打破僵局、彌補空缺，合作開(kāi)發(fā)出第一個(gè)實(shí)體腫瘤模型。 |
過(guò)去，很多研究團隊利用非空間模型研究癌癥進(jìn)化，能更精確地揭示腫瘤的演化。但是這些平面模型不能展示實(shí)體腫瘤的空間特征。盡管隨后，展現腫瘤細胞空間結構的模型被研發(fā)出來(lái)，但是這些模型通常不能用于研究基因突變。
哈佛大學(xué)、愛(ài)丁堡大學(xué)和約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員為打破僵局、彌補空缺，合作開(kāi)發(fā)出第一個(gè)實(shí)體腫瘤模型。研究團隊包括哈佛大學(xué)進(jìn)化運動(dòng)學(xué)項目主任、數學(xué)和生物學(xué)教授Martin Nowak，愛(ài)丁堡大學(xué)Bartek Waclaw，哈佛大學(xué)Ivana Bozic和約翰霍普金斯大學(xué)Bert Vogelstein。
新數字化3D模型能夠同時(shí)反映腫瘤細胞的結構和遺傳進(jìn)化性狀，并且能夠解釋?zhuān)簽槭裁窗┌Y細胞會(huì )出現數量驚人的基因突變，為什么突變會(huì )傳播于整個(gè)腫瘤，為什么形成腫瘤耐藥性。相關(guān)研究成果于8月26日發(fā)表于《Nature》。
為什么癌細胞會(huì )出現大量的突變？
無(wú)論正常還是異變，細胞分裂會(huì )增加突變的可能，雖然大多數突變屬于偶熱突變，對細胞沒(méi)有影響。然而，約5%的癌細胞有致病性，即“驅動(dòng)突變”。驅動(dòng)突變會(huì )增加細胞分裂速度或者細胞存活時(shí)間。驅動(dòng)突變會(huì )伴隨偶然突變共同出現，這也是為什么癌細胞會(huì )出現大量的突變的原因。
為什么癌細胞擴散?為什么出現耐藥性？
過(guò)去的大多數數字模型關(guān)注發(fā)生特定突變的細胞數量，而不是它們的空間結構。理解空間結構對于腫瘤如何形成和增大至關(guān)重要。這個(gè)三維模型的出彩之處在于能夠實(shí)現細胞遷移。
細胞遷移促進(jìn)腫瘤擴散，使得癌細胞基因在同一位點(diǎn)出現突變。細胞遷移促進(jìn)耐藥性的形成。研究人員進(jìn)一步相信，癌細胞轉移是細胞發(fā)生遷移的結果。只有空間足夠細胞才會(huì )分裂。除非出現細胞局部遷移，否則細胞增長(cháng)緩慢。所以，借助三維模型能夠解釋為什么癌細胞會(huì )出現大量的基因突變，為什么會(huì )形成腫瘤耐藥性。
同樣，當細胞適應了特定治療藥物，就會(huì )表現出耐藥性。盡管靶向療法能夠消滅幾乎所有的其他細胞，耐藥性細胞會(huì )不受藥物攻擊，迅速復制最終導致癌癥的復發(fā)。遷移能力能夠解釋驅動(dòng)突變如何讓腫瘤細胞擴散，以及隨著(zhù)耐藥性的形成靶向療法失敗的原因。
研究人員強調，3D模型并沒(méi)有為治療癌癥提供一個(gè)直接且神奇的方法。但是，它能夠模擬細胞遷移過(guò)程，為改善癌癥治療提供了可能。這對于腫瘤學(xué)研究至關(guān)重要。
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