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繪制腫瘤及其基因變化圖有助于開發(fā)新的癌癥治療方法。圖片來源：英國《新科學家》網(wǎng)站

三個淋巴細胞正在攻擊一個乳腺癌細胞。圖片來源：美國賓夕法尼亞州立大學

在英國，每兩個人中就有一人一生中會罹患癌癥，而年輕人癌癥發(fā)病率的上升更讓腫瘤學家憂心忡忡。發(fā)表在《英國醫(yī)學雜志腫瘤學》上的一項研究顯示，1990年至2019年近30年間，50歲以下人群的腫瘤發(fā)病率增加了近80%。

10月30日，《自然》及其旗下雜志齊發(fā)12篇論文，公布了迄今為止最詳細的幾種高致死率癌癥（胰腺癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌、結(jié)腸癌、腎癌、子宮癌和膽管癌）的三維圖譜，這為癌癥如何形成、發(fā)展和對治療產(chǎn)生耐藥性等問題提供了重要線索。

癌前病變有新發(fā)現(xiàn)

三維圖譜帶來了多項新發(fā)現(xiàn)，其中一些推翻了之前的癌癥進化理論。傳統(tǒng)觀點認為，結(jié)直腸腫瘤是由腸壁中的單個細胞發(fā)展而來的。然而，新的癌前病變研究卻表明，事實并非如此。

美國范德比爾特大學研究團隊利用多功能單細胞CRISPR平臺開發(fā)了一種分子時鐘方法，發(fā)現(xiàn)15%至30%的結(jié)直腸癌前病變起源于多個突變細胞。這些癌的生長速度遠快于由單個細胞起源的腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)，在癌癥早期發(fā)展階段，細胞粘附蛋白表達水平上升，細胞間的協(xié)同作用可能加速腫瘤的生長過程。

這一發(fā)現(xiàn)意味著，可能有多個不同的細胞引發(fā)了癌癥，每個細胞都有自己的基因特征和侵襲性。這或許能解釋，為什么治療只能消除部分腫瘤，而無法徹底根治癌癥。未來，研究人員可能會開發(fā)出針對這種細胞串擾的治療方法，從而消滅癌癥。

針對為何在一些國家結(jié)直腸癌等消化道腫瘤越來越常見于年輕人群的問題，流行病學研究顯示，抗生素的使用和飲食習慣是影響因素，但尚不清楚這些因素在細胞層面是如何起作用的。

論文通訊作者、范德比爾特大學生物學家肯·勞表示，他們研究癌前病變的初衷就是為了深入了解健康細胞與癌前病變細胞之間的變化，從而設(shè)計出更有效的預(yù)防策略。

美國斯坦福大學醫(yī)學院的一組科學家還深入研究了家族性腺瘤性息肉?。‵AP）患者體內(nèi)發(fā)生的結(jié)直腸癌。FAP是一種遺傳性疾病，會導(dǎo)致腸道內(nèi)出現(xiàn)數(shù)百個癌前病變息肉。通過對比正常組織、良性息肉和癌性息肉中的細胞在轉(zhuǎn)錄、代謝、蛋白質(zhì)表達和脂質(zhì)水平方面的差異，他們觀察到癌細胞發(fā)生了廣泛的改變。

瘤內(nèi)結(jié)構(gòu)分“冷熱區(qū)”

新圖譜還揭示了腫瘤內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)，腫瘤的核心區(qū)域代謝活動更活躍，消耗了更多能量，而邊緣區(qū)域則表現(xiàn)為免疫系統(tǒng)活動更頻繁。

此外，一個腫瘤可能包含多個具有不同基因突變的“鄰域”，這些鄰域可驅(qū)動腫瘤生長。根據(jù)免疫細胞的活動頻率，鄰域又分為熱點區(qū)域和冷門區(qū)域。熱點區(qū)域通常對免疫療法反應(yīng)良好，而冷門區(qū)域則不然。這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋為什么一些腫瘤在初期對免疫療法有反應(yīng)，但隨后卻產(chǎn)生了耐藥性。如果能識別出不同的突變特征以及熱點和冷門區(qū)域，那么，科學家就有可能設(shè)計出針對同一腫瘤內(nèi)所有區(qū)域都有效的治療策略。

另一項研究聚焦于轉(zhuǎn)移性乳腺癌。這是一種處于難以治愈階段的乳腺癌，由于患者樣本難以獲取，因此相關(guān)研究較少。新圖譜有助研究人員深入探究某種腫瘤類型，并將患者的病程進展與癌癥細胞生態(tài)系統(tǒng)及其微環(huán)境變化聯(lián)系起來。

首次研究癌癥時空演變

從細胞內(nèi)部基因和其他分子的活動，到這些分子在器官宏觀層面上的組織方式，最新研究首次在不同細節(jié)層次上研究了癌癥在時間和空間上的演變。隨著這批新數(shù)據(jù)的發(fā)布，目前，已累積有14個涵蓋21種不同腫瘤類型的圖譜。

其中一項研究的合著者、美國圣路易斯華盛頓大學醫(yī)學教授、遺傳學家丁莉表示，這些研究開啟了癌癥研究的新紀元，并有望徹底改變對癌癥及其未來治療方法的認知。

這些新的分析技術(shù)將有助于揭示為什么某些癌癥在早期階段就迅速擴散，并在一年內(nèi)奪走患者生命，而另一些更為嚴重的癌癥卻最終能被治愈。這些三維圖譜中包含的數(shù)據(jù)為理解腫瘤環(huán)境中不同細胞群體如何促進癌癥演變提供了新的機會。