《Nature》肿瘤3D空间转录组：癌细胞周围的“健康”细胞早已发生“癌变”

来自牛津大学、KTH皇家理工学院、生命科学实验室和瑞典Solna Karolinska研究所的研究人员发现，单个前列腺肿瘤包含一种以前未知的基因变异范围。

　　

了解哪些细胞产生了癌症的哪些部位，可以提高我们对肿瘤如何生长和发展的理解，包括它如何随着时间的推移发生基因变化。这是通过一种被称为空间转录组学的新技术实现的，这种技术允许科学家在不破坏他们正在观察的组织的情况下看到发生了什么基因变化。这增加了一个新的维度，研究人员现在已经用来揭示哪些细胞发生了突变，以及在器官生态系统中的哪个位置。

目前研究肿瘤细胞遗传学的技术包括从癌区提取样本并分析这些细胞的DNA。问题是，许多癌症，如前列腺癌，是三维的，这意味着任何一个样本只能给出肿瘤的一个小快照。

在《Nature》杂志上发表的一项由英国癌症研究所资助的新研究中，研究人员使用空间转录组学创建了整个前列腺的横断面图，包括健康细胞和癌细胞的区域。通过根据相似的基因特性对细胞进行分组，他们惊讶地发现，在本应健康的组织中，有许多区域已经具有癌症的遗传特征。这一发现令人惊讶，因为组织内的遗传变异，以及大量被认为是健康的细胞，但它们包含通常被认为是癌细胞的突变。

牛津大学纳菲尔德外科科学系的Alastair Lamb共同领导了这项研究，他说:“前列腺组织是三维的，和大多数可能致癌的器官一样，我们还有很多东西要了解，是什么细胞变化导致了癌症，以及它从哪里开始。我们相当确信的一件事是，它始于基因突变。我们以前从未有过这种水平的分辨率，这种新方法揭示了一些令人惊讶的结果。例如，我们发现，许多我们以前认为与癌症有关的复制数事件实际上已经存在于良性组织中。这对诊断有很大的意义，也可能对决定哪些部位的癌症需要治疗有潜在的影响。”

KTH皇家理工学院的Joakim Lundeberg教授说:“在一次实验中绘制数千个组织区域是一种前所未有的方法来消除肿瘤及其微环境的异质性。这种高分辨率的视图影响了我们处理复杂生态系统(如癌症)的方式。未来发现早期事件的可能性特别令人兴奋。”

此外，研究人员分析了三个前列腺、两个乳腺癌、一些皮肤、一个淋巴结和一些脑组织中的150,000个区域，并开发了一种算法在它们的精确位置跟踪具有类似基因变化的细胞群。这种方法使他们能够从可见的组织放大到微观的多细胞结构，并直接进入基因本身，同时保持组织的整体格局。

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Spatially resolved clonal copy number alterations in benign and malignant tissue