肿瘤学家认为,对癌症患者的肿瘤样本进行活检可以获得组织的生理和基因组信息。癌症是一种按照“适者生存”法则发展的疾病。随着疾病的发展,组成肿瘤组织的细胞将会进化。即使是同一种癌症,患者的肿瘤类型也不一样。
那么,如何实现个性化治疗呢?
通过跨学科合作,玉佩拉赫曼医学院和沃顿商学院的科学家开发了一个开源软件Canopy,可以通过分析癌细胞的基因拷贝和单核苷酸多态性的变化来推断肿瘤的进化史。
研究小组分析了多种癌症,包括白血病和卵巢癌。一般来说,肿瘤的进化与所有影响癌细胞命运的突变有关。同一个肿瘤组织中往往混合着许多不同的癌细胞系,这些癌细胞系在基因组成、基因表达和生理上是不同的。这种异质性将导致靶向治疗的失败和耐药。
Canopy软件:绘制肿瘤进化树
基因组学和生物信息学专业博士生江、安迪·明恩实验室博士后、放射肿瘤学助理教授和沃顿商学院统计学副教授Nancy R Zhang合作,在发表了他们的研究成果。
他们研究的亮点是,他们在不同的地点和不同的时间收集了同一肿瘤组织的许多样本,并对这些样本的全外显子进行了测序。随后,研究人员将这些数据(包括正常组织和癌变组织)输入Canopy软件,从而获得肿瘤的“进化树”。
借助Canopy软件,肿瘤学家可以更好地了解肿瘤的发展趋势,筛选出肿瘤样本中不同癌细胞的潜在生物标志物。这些生物标志物与耐药性、侵袭性恶性肿瘤等相关。,有助于早期患者得到准确的诊断和预后。
癌症进化树(来源:沃顿商学院)
乳腺癌转移机制分析
同时,研究小组以动物为模型研究了乳腺癌的转移机制。他们将人类乳腺癌细胞注射到小鼠体内,发现这些原发性乳腺癌会转移到肺、骨骼或其他器官和组织。然后他们对这些原发癌细胞和转移癌细胞的全外显子进行测序,分析它们之间的单核苷酸多态性和拷贝数变化。
结果表明,与原发癌细胞相比,来自不同组织的转移性癌细胞具有不同的基因型和特定的突变模式。
通过将突变类型与肿瘤“进化树”的不同分支进行匹配,肿瘤学家可以预测肿瘤转移的位置和严重程度,从而制定出更好的治疗方案。将Canopy软件应用于更大的样本数据库是团队未来的主要方向之一。
研究人员表示,最近单细胞测序技术发展迅速,有望应用于肿瘤研究。然而,可靠的同步分析软件仍处于初级阶段。这项最新研究表明,传统的大规模测序可以用于鉴定肿瘤的亚克隆,大规模测序对于肿瘤异质性的研究非常重要。未来或许可以将大样本测序与单细胞分析相结合,挖掘出更多疾病的致病机制和治疗线索。
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