蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH-Zurich）的研究人員開發(fā)了一種新方法用于檢測只存在于部分癌細(xì)胞中的突變。分析結(jié)果顯示個體腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)比原以為的更加多變，且因人而異。

有時候，一種腫瘤形成非常緩慢。它們開始只有少量的突變細(xì)胞。之后這些細(xì)胞出現(xiàn)突變，再突變。這些突變細(xì)胞遠(yuǎn)比它們的祖細(xì)胞更“順風(fēng)順?biāo)保S著增殖而將它們的祖細(xì)胞淘汰。因此，新的細(xì)胞變異體不斷出現(xiàn)，每一個都比它的祖細(xì)胞更強：腫瘤通過進(jìn)化導(dǎo)致了遺傳異質(zhì)性的癌癥。

這使得難以用藥物來治療腫瘤，因為有可能會存在一些細(xì)胞對于所用藥物不產(chǎn)生反應(yīng)。來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和瑞士生物信息研究所的研究人員與來自蘇黎世大學(xué)的同事們聯(lián)手開發(fā)了一種新方法能夠可靠地檢測腫瘤細(xì)胞的遺傳變異。利用這種方法，研究人員可以檢測到只在萬分之一細(xì)胞中出現(xiàn)的突變。相關(guān)研究發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

腎癌組織檢測獲成功

“將這種方法應(yīng)用到診所中非常的重要，例如，當(dāng)治療耐受的細(xì)胞類型需要進(jìn)行檢測以采用相應(yīng)治療時，”文章的主要作者、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物科學(xué)與工程系Moritz Gerstung說。

新方法還能夠檢測腫瘤細(xì)胞群中某些變異的頻率，由此揭示腫瘤生長的機制以及在患者體內(nèi)遺傳改變的速度。

當(dāng)對健康腎細(xì)胞和腎癌細(xì)胞中兩個基因的兩個特定區(qū)域進(jìn)行比較時，研究人員發(fā)現(xiàn)了24個遺傳變異。一些變異只存在于萬分之二的檢測細(xì)胞中，而另一些則占三分之一以上。

讀取錯誤的統(tǒng)計學(xué)補償

研究人員利用一種稱為“深度測序”的現(xiàn)代的測序技術(shù)對來自腎癌組織的無數(shù)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行了遺傳分析。結(jié)果，對來自單個基因的數(shù)百萬DNA片段同時進(jìn)行了測序。從全部腫瘤細(xì)胞群中分離出了這些DNA片段，并闡明了腫瘤的遺傳組成。這些基因的測序超過10萬次，相當(dāng)對應(yīng)大量逐個測序細(xì)胞。

然而在讀取遺傳密碼時，有可能發(fā)生錯誤。為了避免將真正的突變錯認(rèn)為錯誤，研究人員對健康組織進(jìn)行了平行測序確保能夠確定DNA的任何位點上的錯誤率。為了將特定位點上的真正突變與測序錯誤區(qū)分開，他們開發(fā)了一種特別的統(tǒng)計學(xué)算法。“這對于我們而言是一個關(guān)鍵的步驟，即使是最小的不精確也可能引起大量的錯誤，因為該算法分析的是數(shù)百萬個DNA片段，”Gerstung博士說。

個體化癌癥醫(yī)學(xué)的目的

研究人員開始通過在已知細(xì)胞成分的對照樣本中檢測他們的新方法確定了其能夠發(fā)揮功能，沒有顯示任何虛假預(yù)測。隨后他們對四個腫瘤樣本進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了大量突變或亞型細(xì)胞。“這些細(xì)胞的存在支持了這一理論：腫瘤不斷的改變與達(dá)爾文進(jìn)化過程相一致，”Gerstung博士說。

這一新方法有助于進(jìn)一步的個體化癌癥治療。在未來，腫瘤也可能不再被當(dāng)成一個整體進(jìn)行治療。如果知道腫瘤中包含的細(xì)胞類型，個體治療就能夠采用一種特殊的藥物組合。何時以及是否這種方法將會常規(guī)應(yīng)用到臨床還有待觀察。尚需要進(jìn)一步的研究來確定腫瘤細(xì)胞群如何對不同的治療產(chǎn)生反應(yīng)。“不過現(xiàn)階段這種方法可以用于同樣檢測其他的細(xì)胞類型，”蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員說。