Nature:为什么癌症的发生率相对较低,而突变细胞的数量却非常多

【字体: 时间:2021年10月19日 来源:Wellcome Trust Sanger Institute

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  正常人食管携带大量突变,但肿瘤很少见,因为突变细胞可以消除早期肿瘤。

  

正常人类的食道是由含有突变的细胞拼凑而成的,称为突变克隆。这项来自剑桥大学维康姆桑格研究所和合作者的新研究,使用了最先进的3D成像技术和老鼠模型来可视化显微镜下的肿瘤,这些肿瘤处于比以前可能发展的早期阶段,这使得研究人员发现了突变克隆在肿瘤预防中发挥的意想不到的作用。

今天(2021年10月13日)发表在《自然》杂志上的这篇论文表明,这些高度的突变克隆负担创造了一个高度竞争的环境,在这个环境中,显微镜下的早期肿瘤在被周围的突变细胞清除出组织之前难以生长。尽管如此,仍有一些早期肿瘤存活下来,并可能发展为食道癌。

了解阻止大多数新形成的微观肿瘤成为癌症的机制将为预防这种疾病提供新的见解。

在人的一生中,人体的所有组织都在积累突变。在食道中,有高密度的突变克隆,它们为了在组织中生存而竞争空间。

虽然大多数突变克隆包含与癌症发展相关的突变,但肿瘤形成率并不像预期的那么普遍*,这表明有其他因素阻止癌症的生长。

在这个研究中,威康桑格研究所的团队,剑桥大学和其他合作者,能够表明,早期肿瘤——多达约100个细胞难以在竞争环境中生长创造了高度竞争的存在突变克隆携带更有利突变。

这项研究表明,小鼠早期肿瘤的存活不仅取决于它们携带的突变,还取决于邻近正常组织中的突变。除此之外,它还表明,虽然一些突变可能是癌症的病因,但其他突变克隆可能具有抑制肿瘤的作用,这与人体的免疫系统无关。这些发现有助于解释为什么癌症的发生率相对较低,而突变细胞的数量却非常多*。

为了进一步了解食管癌的发展,需要进一步研究人类组织中是否存在同样的相互作用,哪些突变导致癌细胞在这种侵袭性环境中成功,以及这背后的机制。

科罗姆Bartomeu博士、第一作者和高级职员威康基金会桑格研究所的科学家说:“学习食道的高度竞争环境和细胞如何生存和发展给了我们新的交互洞察周围的细胞如何影响小鼠的早期肿瘤进展的能力。如果我们完全理解这些相互作用,就可能找到防止早期肿瘤发展成癌症的新方法。”

作者、维康桑格研究所博士后Albert Herms博士说:“从最初的突变积累到癌症发展的过程中,成体组织中有多个癌细胞需要克服的障碍。在这项研究中,我们发现了食道组织使用的一种新的癌症保护机制,这是癌症驱动细胞和它们相邻的突变细胞之间的空间竞争。”

菲尔·琼斯博士、资深作者和威康基金会桑格研究所的资深组长MRC癌症单位剑桥大学,说:“在我们的研究之前,并不了解食道的细胞可能包含很多cancer-driving突变和没有较高的肿瘤。我们的研究在单细胞分辨率上揭示了这一谜题的一部分,这些克隆体可以吞噬并移除老鼠体内的早期肿瘤,从而产生保护作用。未来的研究可以继续在此基础上探索为什么这些肿瘤会发展成癌症。”

Journal Reference:

  1. B. Colom, A. Herms, M. W. J. Hall, S. C. Dentro, C. King, R. K. Sood, M. P. Alcolea, G. Piedrafita, D. Fernandez-Antoran, S. H. Ong, J. C. Fowler, K. T. Mahbubani, K. Saeb-Parsy, M. Gerstung, B. A. Hall, P. H. Jones. Mutant clones in normal epithelium outcompete and eliminate emerging tumours. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03965-7

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