哈佛大學發現:63歲患癌,19歲時癌細胞已開始在身體中出現了

文章來源: 生物世界 于2021-03-08 10:56:19發布 新聞轉自各大新聞媒體,新聞內容并不代表本網立場!如有侵權請聯系管理員刪除!

眾所周知,年齡是癌癥的最大危險因素,所有癌癥患者確診的中位年齡為66歲。然而,越來越多的證據表明,癌癥會在很長一段時間內緩慢發展,然后才表現出明顯的癥狀,因此,癌癥被確診之時,癌細胞往往已經秘密生長了數年之久
 
但迄今為止,我們仍然沒有弄清楚一個重要問題:癌癥到底是從何時開始出現的
 
近日,哈佛大學醫學院的研究人員在 Cell 子刊 Cell Stem Cell 雜志發表了題為:Reconstructing the Lineage Histories and Differentiation Trajectories of Individual Cancer Cells in Myeloproliferative Neoplasms 的論文。
 
研究團隊收集了2名骨髓增殖性腫瘤患者的骨髓干細胞,通過單細胞基因組測序重建了他們的癌細胞進化史,追蹤導致他們癌癥的起源細胞突變時間表。
 
其中1名癌癥患者在63歲時確診,他在19歲時出現了導致其癌癥的JAK2基因突變,另一名癌癥患者在34歲時確診,而他在9歲時出現了JAK2基因突變。
 
這表明,至少在某些案例中,癌細胞早在確診的40年前就已經出現了
 

 
該研究的領導者,哈佛醫學院的 Sahand Hormoz 博士,專注于骨髓增殖性腫瘤,這是一種罕見的血液類癌癥,涉及異常血細胞的過度產生,大多數骨髓增殖性腫瘤與JAK2基因的特定突變相關。
 
為了研究并確定一個人的癌癥起源,研究團隊從兩名由JAK2基因突變驅動的骨髓增殖性腫瘤患者中收集了骨髓干細胞。 然后從這兩名患者中分離出了許多包含JAK2基因突變的癌癥干細胞以及正常干細胞,然后對每個細胞進行單細胞全基因組測序。
 
隨著時間的推移,細胞的基因組中會出現非遺傳性的體細胞突變,這種自發性突變往往是無害的,從同一個母細胞分裂而來的兩個細胞會具有非常相似的體細胞突變基因指紋,當細胞分裂許多代后,兩個具有相同祖先的遠緣細胞,由于隨時間推移分別積累了不同的突變,因此它們的共同突變會變得很少。
 
研究團隊分析了這些基因突變指紋后,創建了一個系統發育樹,該系統發育樹繪制了干細胞之間的關系及其共同祖先。通過這種發育樹,研究團隊得以重建這些癌細胞的進化史,并追溯到第一個出現JAK2基因突變的細胞,這個細胞就是患者體內現在這些癌細胞的共同祖先。
 

 
結合對基因突變積累率的計算,研究團隊成功估算出JAK2基因突變首次出現的時間,在63歲時確診的這名癌癥患者中,該突變發生在44年之前,也就是他19歲時。而在34歲時被確診的這名癌癥患者中,該突變發生在他9歲時。
 

 
通過研究這些細胞之間的關系,研究團隊還可以估算出隨時間推移攜帶突變的細胞數量的變化,從而使他們能夠重建癌癥進展的歷史:最初,只有一個細胞出現了JAK2基因突變。然后,在接下來的十年里,也只有大約100個癌細胞。但是隨著時間的繼續流逝,這個數字開始呈指數增長,癌細胞很快增長到了成千上萬。
 

 
該研究還發現,JAK2基因突變具有一定的適應性優勢,可幫助癌細胞在很長一段時間內勝過正常的骨髓干細胞。 這種適應性優勢的程度可能是某些患者疾病發展更快的一種解釋。
 
研究團隊進一步對來自7名不同骨髓增殖性腫瘤患者的數千個骨髓干細胞進行了單細胞基因表達分析。這些分析表明,JAK2突變可以促使骨髓干細胞優先產生某些血細胞類型,這一發現可以幫助科學家更好地了解各種骨髓增殖性腫瘤類型之間的差異。
 
該團隊目前的工作包括開發早期檢測技術,以重建更多癌細胞的發展歷史,以及調查為什么某些人出現的基因突變永遠不會發展為癌癥
 
總的來說,該研究通過單細胞測序技術,重建了癌細胞進化史,成功追蹤了導致癌癥的最初基因突變時間表。表明有些癌癥其實已經在數十年前就已經開始了秘密生長
 
更重要的是,這些研究結果為開發新的早期癌癥診斷方法提供了新的思路,將有助于鑒定目前難以檢測到的罕見的致癌基因突變。如果能夠在患者剛出現致癌基因突變時就檢測到,無疑能夠大大增加癌癥治療和預防的成功率。
 
論文鏈接:
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00051-5
 
 
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