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新研究揭示，肿瘤在整个肿块中均匀生长，而不是在边缘生长更快，这对几十年来的假设提出了挑战。 科学家利用空间基因组学和计算机模拟，发现肝脏肿瘤中的突变分布均匀，证实了肿瘤的均匀生长模式。 这一发现凸显了肿瘤进化和耐药性的复杂性。
新研究挑战了肿瘤作为"双速"实体运行的观点。科隆大学和巴塞罗那基因组调控中心（CRG）的科学家们发现，癌症会在其整个肿块上持续生长，而不是集中在其外缘生长。 这项研究发表在eLife杂志上，对长期以来有关癌症生长和扩散机制的观点提出了挑战。
"我们挑战了肿瘤是一个'双速'实体的观点，表面的细胞分裂迅速，而核心的细胞活动较慢。 相反，我们发现它们是均匀生长的肿块，每个区域都同样活跃，并有可能藏匿侵袭性突变，"该研究的共同通讯作者、巴塞罗那基因组调控中心研究员 Donate Weghorn 博士说。
"我们的发现对肿瘤进化具有重要意义。 在整个肿瘤体积中，细胞不断死亡并被新的细胞取代，这给了癌症许多进化创新的机会，比如逃避免疫监控，"该研究的共同通讯作者、科隆大学研究员约翰内斯-伯格（Johannes Berg）教授解释说。
过去五十年来，研究人员一直假设肿瘤在其外缘生长得更快。 人们认为，与深层细胞相比，表面的癌细胞具有天然优势。 例如，周边细胞能更好地从周围健康组织获得营养和氧气。 它们还能更容易地排出废物。
随着肿瘤的生长，其中心会越来越远离肿瘤生长区域的血管。 肿瘤中心的细胞获得的氧气和营养越来越少。 细胞还承受着更大的机械压力，压迫限制了它们的分裂能力。
计算机模拟显示了具有相同突变类型的细胞是如何在肿瘤的一个区域紧密聚集在一起（蓝色显示）或分散在肿瘤的不同部位（红色显示）的。 资料来源：Angagi 等人 (2024) eLIFE
尽管有这一理论，但研究发现肿瘤在其整个组织中生长。 研究人员的这一发现要归功于空间基因组学，这是一种用于研究细胞在组织内确切位置的遗传信息的技术。 他们从以前的研究中获得了数据，在这些研究中，从肝脏肿瘤的不同部位采集了数百个二维和三维空间的小样本。 这提供了整个肿瘤突变的详细地图。
他们观察了每个样本中的突变，并开发出一种方法来测量这些突变的方向和扩散情况，这样研究人员就能计算出母细胞与其突变后代细胞的位置之间的夹角。 在表面生长模型中，这些角度将指向外侧。
相反，研究人员发现这些角度均匀地分布在各个方向，显示了整个肿瘤的均匀生长。
研究还考察了突变在肿瘤内的分布情况。 如果癌细胞主要在边缘生长，突变就会更加集中。 他们发现，突变是分散的，这表明细胞分裂遍布肿瘤各处。
为了进一步验证他们的发现，研究人员利用计算机模拟创建了不同的虚拟肿瘤，有些是表面生长，有些是体积生长。 研究人员将模拟的突变模式与真实肿瘤数据中发现的模式进行了比较。 他们发现，真实肿瘤中的突变模式与体积生长模拟的模式一致，但与表面生长模拟的模式不一致。
这项研究的局限性之一是它主要针对肝癌，因此研究结果可能并不适用于所有类型的癌症。 另一个局限性是，这项研究主要针对肿瘤生长的早期阶段提供见解，可能无法完全捕捉到较大型或转移性癌症的行为。
"突变体的出现使治疗产生抗药性，这是与临床相关的一个重要方面。" 伯格博士总结说："我们的工作重点是早期肿瘤生长，但将研究扩展到晚期突变，可以让我们更多地了解这些突变以及它们最终挫败多种治疗方法的原因。"
编译自/ScitechDaily
DOI: 10.7554/eLife.95338.2
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