Nature子刊：深入分析侵袭性癌细胞

癌症的转移通常是由少数异常细胞引起的。它们的行为比肿瘤中的其他癌细胞更具攻击性。研究人员现在正在研究一种检测这些细胞的方法。

　　

癌症中的转移通常是由少数异常细胞引起的。这些细胞比肿瘤中的其他癌细胞更具攻击性。来自两所不同大学的 Miao-Ping Chien 和 Daan Brinks 正在合作研究一种检测这些细胞的方法。

如今，被诊断出患有癌症的患者的前景越来越好，因为药物变得越来越有效。然而，一个风险仍然存在。即使在肿瘤缩小后，它也会在一段时间后再次开始生长并扩散到其他器官。这种通过身体的侵略性传播通常是由一小群细胞引起的。 

“这些癌症干细胞的行为与其他细胞不同，因此对癌症复发有重大影响，”Miao-Ping Chien 说。

多年来，检测肿瘤中表现不同的一些细胞一直是癌症研究领域的一项重大挑战。 Chien：“我们知道它们已经存在很长时间了，但圣杯是能够精确地对这些细胞进行测序，找出它们的 DNA 和 RNA 含量。仅仅检查细胞的外部是不够的“对于这些特殊的细胞。虽然在那里可以找到某些特征物质，即所谓的生物标志物，但在这样一个具有侵略性的细胞中，这些是相当多变的。”要知道这些细胞是如何真正起作用的，Chien 和 Brinks 需要破译基因序列。这使得更容易确定这些细胞是如何工作的，以及它们是如何被破坏的。确定细胞的基因图谱已经有一段时间了，但确定单个细胞的图谱直到几年才成为可能。

越轨行为

Chien 和 Brinks 必须结合各种技术来确保他们得到了正确的细胞。通过与两个实验室合作，拼凑并微调一个复杂的过程，现在可以检测侵袭性癌细胞，点亮它们，将它们与其他细胞分开，然后确定 RNA 序列。 “第一个问题是：这些侵袭性细胞如何表现？例如，我们知道它们比其他细胞移动得更多。而且它们不像正常细胞分裂那样分裂成两个细胞，而是分裂成三个或四个细胞，”Chien 解释道。所以她不得不在活检标本，也就是一块癌组织中寻找这样的细胞。

成像、照明和分析

两位研究人员需要一台可以同时对大量细胞进行成像的显微镜以及分析图像的软件。他们与实验室的工作人员一起开发了一种显微镜，可以持续研究图像并“查看”哪些细胞表现出异常行为。侵袭性癌细胞的这种行为会在几分钟到几小时的时间尺度内展开，但需要更快地分析这种行为。 “毕竟，你不希望检测到的细胞已经再次移动，”布林克斯解释道。显微镜将光束引导到检测到的侵袭性癌细胞上。细胞会发光，因为组织已经预先用特殊物质处理过。接下来，选择点亮的细胞，这些细胞现在已准备好进行 RNA 测序和分析。他们只需要几到几百个细胞。

药物

“我们现在可以确定侵袭性癌细胞的基因图谱。起初这并不容易，因为您必须一次性应对成像、选择和确定 RNA 序列的所有挑战。过程中的一切必须正常工作，”Chien 说。 “如果你知道这些细胞中发生了什么，你就可以在此基础上开发药物。我们在几个月内成功地发现了一种机制，而其他人则需要好几年的时间来使用现有技术。我们只是碰巧来了大约在同一时间完成。也许，按照我们的方法，最终可以在几周内完成。两人现在正在成立一家名为 UFO Biosciences 的公司，以便来自世界各地的研究人员可以送来细胞样本或癌组织碎片进行分析。据他们介绍，其他大学和研究机构已经对此产生了浓厚的兴趣。 

原文标题：

1. You, L., Su, PR., Betjes, M. et al. Linking the genotypes and phenotypes of cancer cells in heterogenous populations via real-time optical tagging and image analysis. Nat Biomed Eng, 2022 DOI: 10.1038/s41551-022-00853-x