癌性肿瘤的扩散可能纯属偶然

一项新的研究表明，癌症肿瘤从身体的一个部位扩散到另一个部位可能纯粹是偶然发生的，而不是关键的基因突变。

来自亚利桑那州立大学和苏格兰邓迪大学的物理学家使用一个统计模型来表明新的继发性肿瘤的形成-通常被称为a转移——既可能来自血液循环中的“普通”癌细胞，也可能来自“特殊”癌细胞。

他们的研究结果发表在7月18日的IOP出版杂志上物理生物学可以激发人们对癌症研究的新思路，证明了这一点统计物理学可能和复杂的遗传学一样重要在研究转移性疾病的发生和治疗时。

在转移的传统观点中，只有来自原发肿瘤的某些“特殊”癌细胞才能成功转移。这些细胞被比作十项运动员，因为它们能够执行许多不同的任务，例如入侵局部组织，进入、存活和离开血液，并在新的组织环境中定居。

这一观点解释了转移的效率低下，以及为什么大多数患者往往需要数年时间才能死亡——一个细胞几乎不可能拥有所有的癌细胞基因突变需要执行以上所有功能。

在他们的研究中，亚利桑那州立大学BEYOND中心的博士后研究助理Luis Cisneros和邓迪大学生物物理学教授Timothy Newman还考虑了一种可能性，即大量在血液中自由流动的“常见”癌细胞可能在非常罕见的情况下纯粹偶然地引起转移。

纽曼说:“如果我们用军事的比喻，一项关键的任务可以用少数训练有素的特种部队完成，在这种情况下是特殊细胞，也可以用大量未经训练的步兵完成，也就是普通的癌细胞，在这种情况下，少数普通士兵完全靠运气就能成功。”“如果人们能够神奇地观察到转移瘤的早期生长，我们就无法从生长动态中判断肿瘤是由特种部队的细胞还是幸运的步兵播种的。”

研究人员使用的方法来自统计物理学以及概率论来计算这种由普通癌细胞引起的罕见事件的概率以及这些事件发生的时间尺度。他们发现，从普通细胞成功转移生长，虽然罕见，会进行得非常快，而且似乎是决定性的。

特别是，他们的研究结果表明，在转移性生长的早期阶段，一个新的菌落的生长癌症细胞由具有适量突变的特殊细胞形成的菌落在统计学上与由碰巧“幸运”的普通细胞形成的菌落难以区分。

西斯内罗斯说:“如果我们允许自己考虑随机性的作用，那么我们就打开了一扇门，可以感知统计波动的惊人影响，这可能是naïve推理所没有预料到的。”

研究人员还使用了非常粗略的生理数据来估计，由普通细胞引起的罕见事件会导致大约50个细胞大小范围内的半稳定转移，这是惊人的，因为这种大小的转移已经在小鼠和斑马鱼的实验中观察到。

这种微小的转移太小，无法在人类患者中使用医学成像观察到，但通过对活检组织的精细检查可能会发现，研究人员正在寻求在未来的研究中进行调查。

论文“量化转移性低效率:罕见基因型与罕见动态”(Cisneros L H and Newman T J 2014 Phys.)的发表版本。Biol 11 046003)可在线获取iopscience.iop.org/1478-3975/11/4/046003/article．