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腸癌在不到芝麻粒大的時候,就很大可能已經轉移到肝或大腦了

日本就醫網 2019-07-01 19:30:04發布

斯坦福大學醫學院的醫學和遺傳學助理教授Christina Curtis聯合其他4所研究機構,分析了近3000名患者的基因數據,通過三維計算機模擬分析,發現高達80%的轉移性結直腸癌,可能在原始腫瘤長到不到芝麻粒大小(約0.01立方厘米,100萬個癌細胞)的時候,就擴散到體內的其他地方了,而且這個大小目前在臨床上是檢測不到的。這是近日發表在著名期刊《自然·遺傳學》上的研究。

▲ Christina Curtis

“這一發現非常令人驚訝,”Christina Curtis博士說。“這表明癌癥在誕生之初就獲得了轉移能力。顯然,我們的結論與轉移發生在癌癥晚期這個流行假設相反,會對患者分期、治療和早期檢測產生一定的影響。”

進入21世紀,我們都認為癌癥是一種基因病,癌細胞的產生和轉移,是體細胞逐漸積累基因突變導致的,因此主流觀點認為,當腫瘤發展到一定程度之后,會有一部分細胞獲得轉移的能力。

然而,近年來,已經有研究人員在早期乳腺腫瘤患者體內發現擴散出去的腫瘤細胞,在早期乳腺癌和胰腺癌的小鼠模型中,研究人員也發現了播散出去的腫瘤細胞。

這就讓一些研究人員對主流觀點產生了質疑。還有一些科學家被這些新發現吸引,他們想知道,如果癌細胞能在腫瘤形成的早期就開始擴散,那么究竟有多早呢?觸發的機制又是什么呢?要解答上面的問題,科學家必須同時研究原發病灶的腫瘤和轉移灶的腫瘤。然而,同時在大量患者身上獲取兩處腫瘤組織有一定的難度,因此,目前還沒有研究能評估人類癌癥的轉移時間。

Christina Curtis博士團隊將寶壓在了腸癌上。腸癌發病率和死亡率都比較高,且研究的比較多,因此腸癌的驅動基因與疾病發展之間的關系也相對比較清楚。而且腸癌的主要轉移對象肝臟,和罕見轉移對象大腦,也能通過切除獲取轉移灶腫瘤組織。

雖然目前腸癌轉移的主流模型也是腫瘤經過一系列的克隆進化之后,到晚期才轉移。但是也有數據證明,腸癌也是“天生的壞種”,在腫瘤誕生的早期就具備了轉移的能力。

研究人員在多個研究隊列中,找到23例存在肝轉移或者腦轉移的腸癌患者。其中10例腦轉移患者有72份組織活檢樣本,13例肝轉移患者有46份組織活檢樣本。研究人員給這118個組織樣本做了全外顯子基因組測序分析,以便從中發現腸癌轉移的路徑和時間。

研究人員將原發灶與轉移灶的基因突變做了個比對,發現原發灶和轉移灶的癌癥驅動基因之間保持了高度的一致性。KRAS,TP53,SMAD4等的突變在原發性和轉移性腫瘤也是一致的。此外,這兩處的腫瘤也可能共享SNV和小插入缺失。

基于上面的基因變異數據,研究人員給每位患者的腫瘤發展歷程做了個進化樹,這就相當于給癌細胞做了個家譜,看看他們一代代是如何傳遞下去的。

基于這些進化樹,研究人員清晰地發現,在可以分析的21名患者中,有17名患者的轉移灶是從一小撮癌細胞,甚至是一個癌細胞發育而來,而且從整個進化樹來看,這些形成轉移灶的細胞形成于腫瘤發展的早期。這就暗示,在腸癌誕生的初期,這些形成轉移灶的癌細胞就離家出走了。

▲ 腸癌發家史

那這個早期到底是多早呢?或者換個更直觀的說法:癌細胞開始離家出走的時候,腫瘤有多大呢?

對于這個問題,目前這個進化樹模型是難以回答的。不過這也難不倒在計算生物學方面受過專業訓練的Christina Curtis博士。她帶領團隊開發了一個三維計算模型,這個模型可以模擬在不同的參數條件下腫瘤的大小,及其與疾病進展和基因變異之間的關系。

有了這個模型,他們很快就算出了21名患者癌細胞轉移時的腫瘤大小。結果,那17名(83%)早期轉移的患者,轉移的真是非常早啊。在腸道腫瘤體積不足0.01立方厘米,也就是不到100萬個細胞的時候,一部分癌細胞就已經離家出走了。甚至有4名患者,在腫瘤只有1萬個細胞,體積只有0.0001立方厘米的時候,就轉移了。。。

從理論上講,體積小于0.01立方厘米的腫瘤,在臨床上是檢測不到的。這就意味著,對于那17位患者而言,幾乎是腫瘤一誕生,就是晚期。這些癌細胞那真是配得上“天生的壞種”這個稱呼。

研究人員又調用了MSK-Impact和GENIE研究中2751名腸癌患者的測序數據。這2751名患者診斷結果明確,有938名患者為IV期轉移性腸癌患者,另外的1813名患者為I-III期的早期腸癌患者;此外,這些患者的基因變異數據也比較完整。

將這些數據與上面的結果相結合,研究人員有了不小的發現。

“我們發現特定的突變組合可以預測轉移,”Christina Curtis博士說。例如,一個名為PTPRT的基因突變與經典結直腸癌驅動基因的突變相結合,幾乎只在轉移性癌癥患者中出現。

▲ 腸癌的進化轉移史

之前有研究表明,PTPRT功能的喪失會增加一個名為STAT3蛋白的活性,從而增強了細胞的存活能力,因此STAT3有可能是個不錯的抗癌靶點。

此外,PTPRT的基因突變或許還可以用于指導患者的治療。如果切下的早期腫瘤中發現這個基因變異,或許可以考慮全身輔助化療。當然,這個還需要臨床研究去驗證。

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