《Nature》：首张“癌症转移图谱”问世，揭秘人体癌细胞转移规律！

你知道吗？90%的癌症患者最终死亡却并非癌症本身，而是癌症的转移！

尽管大多数癌症患者接受了治疗，但他们的肿瘤却仍然在继续增长，你以为这些肿瘤可以在任何地方生存，可以转移到身体各处吗？事实并非如此。

一直以来，科学家都在探索癌细胞转移规律，但由于人体内环境的复杂性，大规模的研究一直停滞不前。

直到近日，来自麻省理工学院和哈佛大学 Broad 研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）的资深科学家金鑫团队，终于破解了这个千古难题。该团队利用DNA条形码技术，将500多个人类癌细胞系转移相关的特征整合在一起，创建了癌症转移图谱（Metastasis Map, MetMap），这是有史以来第一个关于不同癌症如何扩散的图谱。

这个新发现有助于科学家掌握部分癌症转移规律，为针对性癌症治疗提供了可靠的支持，这个具有历史性意义的图谱也因此荣登《Nature》杂志封面。

△ 该项研究荣登新一期《Nature》封面

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集合500个人类癌细胞系，描绘癌转移图谱

对于癌细胞转移领域的研究，目前尚未有在动物模型体内大规模进行实验的方法，一般都是针对少数癌细胞株在特定领域进行长期深入研究，因为这样不仅耗时耗精力，而且研究往往有局限性，因此实验一直不切实际。

为了克服种种困难，金鑫和团队决定完成一个大胆的尝试，他们将500个细胞株放在一起，想要看看会发生什么。

就这样，一次高通量的癌细胞转移动物模型实验开始了。

这些癌细胞转移图谱就像一朵朵形状不规则的花，五片花瓣的长短分别代表着癌细胞向脑、肺、肝、肾、骨转移的潜力，给人非常清晰、直观的感觉。

△ MetMap 示例

而且，这些MetMap还具备交互功能，通过鼠标悬停就可以看到相关细胞株原发的癌症类型、患者的性别年龄，以及量化后的转移能力。

这些数据可以帮助科学家们发现一些新的细节，比如什么驱动癌细胞转移，为什么某些癌症比其它癌症扩散得更厉害，以及用哪些抗癌药物可以潜在地减缓或阻断癌细胞的扩散。

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研究表明：首个癌细胞转移图谱非常可靠

为了验证在动物模型体内检测大规模人类癌细胞的转移可行性，金鑫团队首先用DNA条形码技术对500个来自人体的癌细胞株进行了标记，使它们能够识别和跟踪癌细胞，这些癌细胞株囊括了21种癌症。

然后，研究人员将不同组合的细胞系通过血液注射到小鼠的循环系统中，对癌细胞的扩散进行了监测。

五周后，他们收集了来自小鼠大脑、肺、肝、肾和骨骼的样本，通过深度测序的方式来测量每个器官上有多少DNA条形码，来确定这些癌细胞系分别转移到了哪些器官上。

△ 实验流程

研究人员发现，在500多个细胞系中有超过200个细胞系存活下来并在小鼠体内转移。他们确定了与肿瘤扩散有关的关键特征，包括肿瘤类型、起源部位和细胞来源患者的年龄。于是，研究人员利用这些信息生成了MetMap ，以及能够显示每个癌细胞株转移潜能的交互式图表。

“当我们把 500 个细胞系的实验做完，我觉得这是整个课题最出彩的一个瞬间。”金鑫说道。

为测试 MetMap 数据集的稳健性，他们还做了另外一组实验，这组实验分为了 5 个细胞池，每个池中包含25个细胞系，将它们分别注入5只小鼠中监测癌细胞转移情况。

△ 基于上述实验，研究人员绘制了MetMap500和MetMap125

他们同样改变了细胞数量、小鼠年龄和队列大小，以确定这些参数是否会对结果有影响。最终发现，尽管实验条件不同，仍观察到转移潜能之间存在很强的相关性，这表明该方法是非常可靠的。

△ 在不同实验条件，癌细胞转移潜能之间仍存在很强的相关性

为了确定 MetMap 是否反映了人类癌症的转移模式，该团队还分析了细胞系的临床注释，发现与肿瘤谱系、细胞系来源部位（原发性肿瘤与转移性肿瘤）和患者年龄之间存在统计学上的显著相关性。

正如他们预期的那样，转移潜能与性别或种族之间没有关联，而与某些特定类型的肿瘤有关，比如黑色素瘤和胰腺癌，它们就很容易在病人体内发生转移。相比之下，脑肿瘤的细胞系通常是非转移的，这也反映了它们不进行血液扩散的倾向。

值得注意的是，转移潜能并不是简单地用增殖率或突变负荷来解释，这表明转移涉及更微妙的分子决定因素。

为了更深入的显示数据的价值，研究人员还进行了乳腺癌的研究，MetMap 显示部分乳腺癌会扩散到大脑。他们将这些细胞系的基因组与非转移性乳腺癌的基因组进行了比较，并指出了促进癌细胞向大脑扩散的一些特征。

△ 基底样乳腺癌中脂质代谢状态的改变与脑转移潜能相关

研究人员指出，乳腺癌细胞脂质代谢的关键变化使它们能够在大脑的微环境中存活，这表明未来的治疗可能会通过中断脂质代谢，来减缓这种转移，这无疑为治疗乳腺癌提供了策略，而且许多研究也强调了脂质代谢在癌症中的重要性，与该项研究不谋而合，这也证明了癌细胞生长和组织微环境之间复杂的相互作用。

癌细胞转移本就是一项很微妙又很复杂的过程，但其研究价值却是非常重大，从更微观的层面了解转移机制，才能找到更可靠的科学治疗方式。相信随着科学的不断深入，我们终将对癌症更了解，知己知彼方能百战不殆，攻克癌症一定会有所成效。

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