用分子进化预测成神经细胞瘤的预后
位于德国海德堡的德国癌症研究中心领导的一个研究小组发现,肿瘤的基因序列可以像分子钟一样被读取,可以追溯到其最近的共同祖先细胞。提取肿瘤发展的持续时间可以准确预测成神经细胞瘤的预后。
在一篇发表于自然遗传学题为“成神经细胞瘤出现在胎儿发育早期,其进化持续时间预测结果”,研究小组详细介绍了他们在识别针对胎儿发育的基因组时钟测试中所采取的步骤全基因组测序群体结合分析和数学建模,以确定进化标记,可追溯性和婴儿成神经细胞瘤的可能起源点。
癌细胞一开始是英勇的健康组织,带着一种人人为我,我为人人,像扔手榴弹一样拯救你的同伴的态度,这种态度每天都在全身发生。在某个时刻,出现了问题,一个好的细胞变坏了。
它开始于分裂时的交流错误或对细胞DNA的损伤,这种情况在全身都有很大的规律性。通常,这是在故障可以通过修复机制开始之前处理的。如果不能进行修复,则是时候参与细胞凋亡或细胞死亡.
一个健康的细胞对细胞凋亡的反应是把自己扔到“手榴弹”上,以保持周围所有细胞和细胞组织的安全。如果一个细胞不能听到细胞凋亡的召唤,就像染色体损伤一样,它就不会采取任何行动。没有生长或停止生长的一致行为,一个细胞就会成为周围环境的威胁,一个流氓细胞,一个癌细胞,如果它不受控制地增殖,就会成为一个肿瘤.
一个单独的细胞,由于细胞之间的通信网络已经丧失,不再能够与它的邻居进行通信,但它仍然试图生存。在一个细胞内,它需要继续生命的使命-生长,繁殖和茁壮成长。但是从外面看,情况就大不相同了。从被隔离和受伤的细胞外,癌症正在生长。根据癌症的位置,以及它是如何形成的,结果可能会非常不同。
在这种情况下神经母细胞瘤这是婴儿最常见的实体瘤,临床结果可能有广泛的范围,从低风险病例需要轻度治疗或不治疗,到高风险情况,约50%的患者会致命。
在目前的研究中,对原发性和复发性神经母细胞瘤肿瘤的队列进行了回顾性分析。全基因组测序应用于100个成神经细胞瘤,并在86个独立组中验证。中性单核苷酸变异被选择和跟踪作为分子钟对关键事件进行计时。
通过比较肿瘤克隆序列和分子时钟,研究人员发现克隆细胞中体细胞单核苷酸变异(SSNVs)的密度对于不同的拷贝数是相似的,本质上是克隆分子时钟的延续,因此,可以追溯到最近的共同祖先细胞。将这种方法与标准的肿瘤样本进行比较,标准的肿瘤样本可以判断不同的肿瘤细胞是否相关,但缺乏随时间变化的进化联系,这种方法的重要性变得非常明显。
研究人员进一步发现,进化的持续时间可以准确预测结果。快速变成肿瘤的细胞没有持续生长的能力,而其他缓慢转变成肿瘤的细胞则建立了一个更持久、更积极的生存策略的基础设施。了解了这一点,研究人员就可以识别出具有良好临床结果的成神经细胞瘤。
起源的故事
研究人员能够回溯他们模型的分子时钟,并通过结合来精确定位成神经细胞瘤的可能起源全基因组测序在覆盖所有亚型的综合队列中进行分子钟分析和群体遗传建模。在整个临床范围的肿瘤可能开始发展通过异常有丝分裂早在怀孕的前三个月。这是当交感神经母细胞形成肾上腺髓质时,模型表明最初的致癌事件仅限于此时间窗口.成神经细胞瘤的转录组最类似于交感神经母细胞的转录组,在妊娠前三个月高度增殖,这可能使它们容易发生非整倍体(染色体异常)。
目前,人们正在进行一项巨大的努力来编制基因图谱,这是一份记录人体每个细胞、它们的功能和相互联系的文件。科学所揭示的一切,从基础解剖学到DNA的发现再到人类基因组计划。从揭示DNA转录、剪接、翻译和修改的方式,到表观遗传学和基因变异如何影响健康。所有这些都通向一个平台,在这个平台上,我们可以以足够可预测的方式理解分子细胞进化,从而采取积极主动的、预防性的和程序性的步骤,以确保人类寿命的持续延长。
目前的研究是通往未来的一扇窗,对单一肿瘤细胞类型的分子进化有预测性和时间依赖性的理解。现代奇迹的时代医学科学不是我们生活的时代,而是我们正在建设的时代。
更多信息:Verena Körber等人,成神经细胞瘤发生于胎儿发育早期,其进化持续时间预测结果,自然遗传学(2023)。DOI: 10.1038 / s41588 - 023 - 01332 - y
Giulio Caravagna,神经母细胞瘤的数学建模,将进化模式与结果联系起来,自然遗传学(2023)。DOI: 10.1038 / s41588 - 023 - 01358 - 2
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