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肠癌在不到芝麻粒大的时候,就很大可能已经转移到肝或大脑了

日本就医网 2019-07-01 19:30:04发布

斯坦福大学医学院的医学和遗传学助理教授Christina Curtis联合其他4所研究机构,分析了近3000名患者的基因数据,通过三维计算机模拟分析,发现高达80%的转移性结直肠癌,可能在原始肿瘤长到不到芝麻粒大小(约0.01立方厘米,100万个癌细胞)的时候,就扩散到体内的其他地方了,而且这个大小目前在临床上是检测不到的。这是近日发表在著名期刊《自然·遗传学》上的研究。

▲ Christina Curtis

“这一发现非常令人惊讶,”Christina Curtis博士说。“这表明癌症在诞生之初就获得了转移能力。显然,我们的结论与转移发生在癌症晚期这个流行假设相反,会对患者分期、治疗和早期检测产生一定的影响。”

进入21世纪,我们都认为癌症是一种基因病,癌细胞的产生和转移,是体细胞逐渐积累基因突变导致的,因此主流观点认为,当肿瘤发展到一定程度之后,会有一部分细胞获得转移的能力。

然而,近年来,已经有研究人员在早期乳腺肿瘤患者体内发现扩散出去的肿瘤细胞,在早期乳腺癌和胰腺癌的小鼠模型中,研究人员也发现了播散出去的肿瘤细胞。

这就让一些研究人员对主流观点产生了质疑。还有一些科学家被这些新发现吸引,他们想知道,如果癌细胞能在肿瘤形成的早期就开始扩散,那么究竟有多早呢?触发的机制又是什么呢?要解答上面的问题,科学家必须同时研究原发病灶的肿瘤和转移灶的肿瘤。然而,同时在大量患者身上获取两处肿瘤组织有一定的难度,因此,目前还没有研究能评估人类癌症的转移时间。

Christina Curtis博士团队将宝压在了肠癌上。肠癌发病率和死亡率都比较高,且研究的比较多,因此肠癌的驱动基因与疾病发展之间的关系也相对比较清楚。而且肠癌的主要转移对象肝脏,和罕见转移对象大脑,也能通过切除获取转移灶肿瘤组织。

虽然目前肠癌转移的主流模型也是肿瘤经过一系列的克隆进化之后,到晚期才转移。但是也有数据证明,肠癌也是“天生的坏种”,在肿瘤诞生的早期就具备了转移的能力。

研究人员在多个研究队列中,找到23例存在肝转移或者脑转移的肠癌患者。其中10例脑转移患者有72份组织活检样本,13例肝转移患者有46份组织活检样本。研究人员给这118个组织样本做了全外显子基因组测序分析,以便从中发现肠癌转移的路径和时间。

研究人员将原发灶与转移灶的基因突变做了个比对,发现原发灶和转移灶的癌症驱动基因之间保持了高度的一致性。KRAS,TP53,SMAD4等的突变在原发性和转移性肿瘤也是一致的。此外,这两处的肿瘤也可能共享SNV和小插入缺失。

基于上面的基因变异数据,研究人员给每位患者的肿瘤发展历程做了个进化树,这就相当于给癌细胞做了个家谱,看看他们一代代是如何传递下去的。

基于这些进化树,研究人员清晰地发现,在可以分析的21名患者中,有17名患者的转移灶是从一小撮癌细胞,甚至是一个癌细胞发育而来,而且从整个进化树来看,这些形成转移灶的细胞形成于肿瘤发展的早期。这就暗示,在肠癌诞生的初期,这些形成转移灶的癌细胞就离家出走了。

▲ 肠癌发家史

那这个早期到底是多早呢?或者换个更直观的说法:癌细胞开始离家出走的时候,肿瘤有多大呢?

对于这个问题,目前这个进化树模型是难以回答的。不过这也难不倒在计算生物学方面受过专业训练的Christina Curtis博士。她带领团队开发了一个三维计算模型,这个模型可以模拟在不同的参数条件下肿瘤的大小,及其与疾病进展和基因变异之间的关系。

有了这个模型,他们很快就算出了21名患者癌细胞转移时的肿瘤大小。结果,那17名(83%)早期转移的患者,转移的真是非常早啊。在肠道肿瘤体积不足0.01立方厘米,也就是不到100万个细胞的时候,一部分癌细胞就已经离家出走了。甚至有4名患者,在肿瘤只有1万个细胞,体积只有0.0001立方厘米的时候,就转移了。。。

从理论上讲,体积小于0.01立方厘米的肿瘤,在临床上是检测不到的。这就意味着,对于那17位患者而言,几乎是肿瘤一诞生,就是晚期。这些癌细胞那真是配得上“天生的坏种”这个称呼。

研究人员又调用了MSK-Impact和GENIE研究中2751名肠癌患者的测序数据。这2751名患者诊断结果明确,有938名患者为IV期转移性肠癌患者,另外的1813名患者为I-III期的早期肠癌患者;此外,这些患者的基因变异数据也比较完整。

将这些数据与上面的结果相结合,研究人员有了不小的发现。

“我们发现特定的突变组合可以预测转移,”Christina Curtis博士说。例如,一个名为PTPRT的基因突变与经典结直肠癌驱动基因的突变相结合,几乎只在转移性癌症患者中出现。

▲ 肠癌的进化转移史

之前有研究表明,PTPRT功能的丧失会增加一个名为STAT3蛋白的活性,从而增强了细胞的存活能力,因此STAT3有可能是个不错的抗癌靶点。

此外,PTPRT的基因突变或许还可以用于指导患者的治疗。如果切下的早期肿瘤中发现这个基因变异,或许可以考虑全身辅助化疗。当然,这个还需要临床研究去验证。

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