自发细胞融合扩增肿瘤内的遗传多样性

肿瘤细胞组内的进化遵循自然选择的原理，作为致病微生物的进化。也就是说，组内细胞特性的多样性导致细胞存活和分裂能力的差异，这导致对具有最适合恶性环境的特征的细胞的选择。

不断创建多种新的蜂窝功能的能力使癌症能够发展在新组织环境中生长并获得抵抗力的能力抗癌药物．组内细胞特性的多样性癌症细胞可以由许多特征的机制创造，包括小规模突变，涉及大块DNA的损失，增益和重新装入大块DNA的大规模基因组变化，以及产生持续变化的细胞特征的变化。

与此同时，科学家们普遍认为癌症缺乏可用于致病微生物，假释重组或交换和重组在不同之间的遗传物质的能力的强大和重要的多样化机制细胞．然而，在一篇新发表的文章中自然生态与进化美国莫菲特癌症中心的研究人员证明了这种看法是错误的癌症细胞能够通过细胞融合介导的机制彼此交换和重新组合它们的遗传物质。

为什么假释重组重要？在缺席的情况下，遗传信息的遗传是严格的克隆。由于细胞分裂，子细胞继承了与父母相同的遗传构成，由于伴随细胞分裂的突变，少数修饰。然而，许多可以给出细胞竞争性健康优势的特征是由不一定有用的多种突变的组合效应来实现。在通过选择可以扩增它们的组合之前，细胞特征的表现所需的所有突变需要在其组合可以放大。

此外，由于许多随机突变变化都是不利的，突变负担会随着时间的推移而降低细胞的适应度。交换和重组遗传物质通过准性重组，细胞群可以探索不同克隆系中积累的突变的组合，发现其他无关紧要的突变的有用组合，同时也将有用的突变从不利的突变中分离出来。因此，副性重组可以使细胞群更快地适应新环境，同时避免退化。

涉及癌细胞的自发细胞融合以前已经被许多研究小组描述过。然而，大多数研究人员专注于癌症和非癌症之间的融合，癌细胞可以获得其非恶性融合伙伴细胞的重要细胞特征，如增强移动和迁移到其他位置的能力，从而使这些杂交癌细胞具有直接和特定的优势。另一项重要的研究表明，病毒引起的两个非癌细胞之间的融合可能导致癌症的起始事件。然而，由于自发的细胞融合相对不常见，而且由于两个癌细胞融合形成的杂交细胞与它们的非杂交细胞相比没有立即明显的优势，癌细胞之间的融合被认为是罕见的、无关紧要的奇怪现象，因而大多被忽略了。

然而，对癌症进化的兴趣和相对较近的同一肿瘤中显著的遗传多样性的发现促使Moffitt研究人员更仔细地研究了不同基因的癌细胞融合的后果。他们首先询问癌细胞相互融合的频率，用红色或绿色荧光标记癌细胞，并计数同时包含这两种荧光的细胞。虽然这种双阳性细胞相对罕见，但在研究人员检测的大多数多癌细胞系中都有记录。重要的是，实验肿瘤中也观察到活的双阳性细胞，这是由携带单个标记物的肿瘤细胞植入形成的。虽然平均而言，这些杂交细胞最初的适应性不如正常细胞，但它们很快赶上甚至超过了它们的父母的分裂和移动能力。

接下来，研究人员询问杂交细胞的基因组会发生什么。最初，细胞融合产生了将所有父母中的所有DNA信息组合的细胞。然而，代替将基因组保持在亲定的染色体中，杂交种似乎重新组合它们;随着杂交细胞分裂，它们随机损失了一些额外的DNA含量。这种重组和显然随机损失的额外DNA产生了显着的多样化，其中相同的杂交细胞产生了基因上不同的女儿。这些观察结果非常类似于先前针对某些物种的病原酵母进行报告的解复制的机制。

最后，MOFFITT研究人员使用计算机模拟来比较癌细胞组与实验研究中观察到的定量参数的癌细胞群体的能力，而无需融合介导的重组。他们发现，即使具有低实验观察到的融合率，计算机仿真群体在细胞融合的存在下也在不断发展。在具有最高突变率的模型癌症中，细胞融合的影响最强，突变率最高，因为融合介导的重组扩增分集由突变机制产生。

这些发现对实际患者肿瘤的进化的相关性仍然需要严格检查。由于患者内的所有细胞最初从相同的基因组开始，因此没有标记物以区分最初发生在相同或不同的克隆谱系内的突变之间，这使得任务非常具有挑战性。仍然，在接受骨髓移植的患者中开发的罕见新癌症的情况下描述了供体和受体基因组之间的遗传重组的发生。

“考虑到这些研究记录了人类恶性肿瘤中自发细胞融合，我们假设我们的结果证明了癌症是严格的无性的概念，并可能证明了对自发细胞融合的临床相关性的额外测试，”Andriy Marusyk博士解释说。莫菲特癌症生理学部门的助理成员。

本研究反映了Moffitt中的多学科合作的独特文化。该工作由癌症生理学和综合数学肿瘤科学部门的研究人员共同撰写，其具有生物统计学和生物信息学和病理部门成员的关键贡献。

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