Nature Genetics：新方法揭秘癌细胞的进化过程

来源：作者：人气：-发表时间：2025-07-11 10:20:00【大中小】

摘要：研究人员近日开发出一种新方法，能够从单个组织样本中重建癌细胞的发育过程。

癌症并非是一夜之间形成的。基因组中的促癌改变可能需要数十年的时间，才能最终导致恶性肿瘤的形成。

德国癌症研究中心和英国牛津大学的研究人员近日开发出一种新方法，能够从单个组织样本中重建癌细胞的发育过程，也就是进化过程。这种进化研究尚处于起步阶段。他们的愿望是利用新方法在早期阶段检测癌症，最终目标是阻断这一过程。

这种名为SCIFER的新方法于7月3日发表在《Nature Genetics》杂志上。

生物体承受着自然选择的压力，意味着那些最能适应环境的生物才能生存下来。这种自然选择过程也发生在人体中。适应力更强的细胞会扩散开来，其他细胞则被取代。

图1 体干细胞中克隆选择的检测与量化

这种所谓的体细胞进化可能会对生物体产生积极的影响。然而，癌细胞特别强势，它们会不受抑制地增殖，并在此过程中取代健康组织。

研究团队的目标是了解癌细胞的进化。“我们的愿望是开发一种新型的早期癌症检测方法。从最初的突变事件到肉眼可见的肿瘤，可能需要数十年时间。这也意味着，在很长一段时间内，我们有可能干预并阻止癌症的发展。”

虽然距离这一目标的实现还有很长的路要走，但研究人员通过他们开发的SCIFER方法迈出了第一步。

他们成功重建了人体细胞克隆（即来源于单个细胞的细胞簇）的进化过程。SCIFER方法能够在早期阶段检测到快速生长的克隆。他们新开发的方法是以突变为基础。随着时间的推移，单个细胞中积累了数百个突变，由此产生的突变模式为研究团队解读细胞进化提供了线索。

共同通讯作者、德国癌症研究中心的Thomas Höfer表示：“这些突变绝大多数是中性的，既不有利于细胞，也不有害于细胞。然而，如果发生一个致癌突变，让细胞更加适应环境，这将会改变许多中性突变的进化模式。”

“通过这种易于测定的变化，我们可以追溯致癌突变何时发生，以及相应的癌前细胞克隆生长速度有多快。我们可以通过单个血液或组织样本来计算时间线。”

此外，牛津大学血液学家Paresh Vyas及其团队也参与了SCIFER的开发。他们提供了健康志愿者的宝贵骨髓样本，以便全面测试该方法并使其适应真实世界的数据。

通常来说，致癌基因处于关闭状态，或偶尔短暂激活。然而，突变的出现会导致致癌基因一直处于激活状态，从而增加癌症发生的风险。

图2 稳态组织中漂变与选择的群体遗传学模型

包括本研究在内的一些研究已经表明，致癌基因的突变发生频率远高于此前预期。然而，致癌基因的持续激活并不一定会导致癌症。

“例如，我们发现，大脑中携带突变致癌基因的细胞增殖速度更快，但并未发展成恶性肿瘤，”第一作者Verena Körber报告称。显然，人体具备有效的保护机制，能够抑制可能存在风险的细胞。

单个激活的致癌基因通常不会导致癌症。在大多数情况下，必须同时发生多个致癌突变，而非遗传因素也可能发挥作用。例如，目前已知细胞微环境中的炎症会增加恶性转化的风险。

在后续的研究中，研究人员希望弄清楚哪些选择因素会促使致癌基因被激活的细胞进一步发生恶性转化，以及哪些因素能够阻止这一过程。他们的目标是利用这一机制开发新的干预策略。

以骨髓增生异常综合征 (MDS) 为例，这是一种造血干细胞疾病，可能发展成急性髓系白血病。然而，并非所有的MDS患者都会发展成白血病，因此，准确识别高危人群并提供有针对性的干预措施具有重大意义。

Thomas Höfer认为，以SCIFER为基础的各类血癌的细胞进化研究，有望在未来取得具有临床应用价值的成果。

参考资料

[1] Detecting and quantifying clonal selection in somatic stem cells


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