佩恩软件有助于识别癌症转移,肿瘤“进化”
单个细胞在肿瘤并不都是一样的。这可能听起来像一个现代医学真理,但它不是很久以前,肿瘤学家认为,把一个活检从病人的肿瘤会准确地反映整个生理和基因组成的质量。
研究人员认识到,癌症是一种疾病由相同的力量,达尔文提出的“生存的钳工”把地球上的生命进化。然而,在肿瘤的情况下,单个细胞不断发展的作为吗肿瘤进步的阶段。移动癌细胞转移是一个致命的这个过程的结果。
肿瘤也不同患者相同类型的癌症,那么是一个医生能给病人开一个定制的方案吗?开始解决这一难题,佩雷尔曼医学院的一个跨学科团队和宾夕法尼亚大学沃顿商学院发达树冠,推断出的进化轨迹的方法肿瘤细胞通过测量两种类型的突变——体细胞拷贝数变化和单核苷酸的变化——来自多个样本一个病人。他们展示了该方法在样本白血病和卵巢癌,连同样品从人类乳腺癌细胞系。总的来说,肿瘤的发展涉及到各种类型的突变的积累集体影响肿瘤细胞的健康。
团队,江刘宇超(音),基因组学和计算生物学的博士生计划,于秋,博士,博士后研究人员在实验室里的合著者安迪明尼苏达州,医学博士,博士,助理放射肿瘤学教授和南希·R,博士,副教授在沃顿商学院统计,早期版本的网站上发表了他们的研究成果美国国家科学院院刊》上。
“肿瘤的化妆品对于一个给定的病人通常是一个混合的多个不同的细胞群在基因组成不同,基因表达,和生理学,”江说。“这异质性导致靶向治疗的失败,根据老认为肿瘤耐药性是同质的质量。”
然而,树冠考虑了这些差异,因为它使用的数据来自多个片相同的肿瘤在时间和空间上,而不是在一个地方一次抽样点,它目前在大多数测序研究完成的。树冠是一个开源软件所以肿瘤学家将能够使用它来识别潜在的生物标记物对不同癌症细胞群内肿瘤标本与耐药相关和侵袭性恶性肿瘤,等特点。
“数据输入的树冠诊所将来自组织样本来自同一病人——从正常组织和肿瘤从不同的地方,在不同的时间,”江说。“树冠可以用来推断肿瘤的进化历史,以更好地了解肿瘤发展和寻找潜在的生物标记物。”The goal for Canopy is to help new patients at an early stage, using biomarkers to ascertain a correct diagnosis and prognosis.
研究小组还利用动物模型改进他们对乳腺癌的转移模型的理解。注入人体后乳腺癌细胞到老鼠他们观察到主要的乳房癌症细胞metastasized-lung、骨头、或其他组织。站点特定的转移性样品,以及主要的癌症细胞系被whole-exome测序,测序的体细胞单核苷酸的改变和拷贝数变异是异形。树冠的关系重建表明,原发性乳腺癌细胞系相比,不同器官的转移性样本有不同的基因型的模式。树冠确定metastasis-site-specific突变为这个特定的恶性乳腺癌细胞系。这个概念验证研究背后的概念可以应用到更大的研究与识别基因组变化的目标,作为预后标记为远处转移的发展。
通过将突变类型分配给不同部位肿瘤的“进化树”,肿瘤学家能够预测转移部位和严重程度,治疗和潜在的、更好的课程。树冠应用到更大的样本是球队未来的发展方向之一。
此外,张表示,最近的进步单细胞测序成为可能肿瘤在单细胞水平的研究。然而,可靠的同步分析单细胞测序的拷贝数和单核苷酸突变仍处于起步阶段。“我们的工作表明,传统的散装测序可以导致肿瘤subclone准确识别,如果研究者愿意序列的多个切片组织,”她说。“大部分组织测序可以发挥重要作用在我们对肿瘤异质性的理解,在未来几年,实验设计,结合大部分组织采样和单细胞分析需要更好的探索。”
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