新的研究表明，肿瘤在整个肿块内均匀生长，而不是在边缘处生长得更快，这挑战了数十年来的假设。利用空间基因组学和计算机模拟，科学家发现肝肿瘤中突变分布均匀，证实了均匀的生长模式。这一发现凸显了肿瘤进化和治疗耐药性的复杂性。

新的研究对肿瘤作为“双速”实体运作的观点提出了挑战。

科隆大学和巴塞罗那基因组调控中心 (CRG) 的科学家发现，癌症会在整个组织中持续生长，而不是集中在外缘。这项研究发表在《eLife》杂志上，挑战了人们对癌症生长和扩散机制的长期看法。

“我们质疑肿瘤是‘双速’实体的观点，即表面细胞快速分裂，核心细胞活动较慢。相反，我们发现它们是均匀生长的肿块，每个区域都同样活跃，并且有可能产生恶性突变。”这项研究的共同通讯作者、巴塞罗那基因组调控中心的研究员 Donate Weghorn 博士说。

“我们的研究结果对肿瘤进化具有重要意义。肿瘤内细胞不断死亡并被新细胞取代，这为癌症的进化创新提供了许多机会，例如逃避免疫监视。”该研究的共同通讯作者、科隆大学研究员约翰内斯·伯格教授解释说。

在过去的五十年中，研究人员一直假设肿瘤在其外缘生长得更快。人们认为，与深处的细胞相比，表面的癌细胞具有天然优势。例如，周围细胞更容易从周围健康组织中获取营养和氧气。它们也能更容易地排出废物。

随着肿瘤的生长，其中心距离生长区域的血管越来越远。肿瘤核心的细胞获得的氧气和营养越来越少。细胞也承受着更大的机械压力，压缩限制了它们分裂的能力。

计算机模拟显示，具有相同突变类型的细胞如何紧密聚集在肿瘤的一个区域（以蓝色显示）或分散在肿瘤的不同部分（以红色显示）。图片来源：Angagi 等人 (2024) eLIFE

尽管存在这种理论，但研究发现肿瘤会在整个肿块内生长。研究人员利用空间基因组学取得了这一发现，这是一种用于研究组织内细胞确切位置的遗传信息的技术。他们从以前的研究中获得了数据，这些研究从肝脏肿瘤的不同部位采集了数百个小样本，既有二维空间的，也有三维空间的。这提供了整个肿瘤突变的详细图谱。

他们观察了每个样本中的突变，并开发了一种测量这些突变方向和扩散的方法，使研究人员能够计算出亲本细胞和其突变后代之间的角度。在表面生长模型中，这些角度将指向外部。

相反，研究人员发现这些角度均匀分布在各个方向上，表明整个肿瘤均匀生长。

该研究还研究了突变在肿瘤内的传播情况。如果癌细胞主要生长在边缘，突变就会更加集中。他们发现突变是分散的，这表明细胞正在整个肿瘤内分裂。

为了进一步验证他们的发现，研究人员使用计算机模拟创建了不同的虚拟肿瘤，一些肿瘤具有表面生长，另一些肿瘤具有体积生长。研究人员将模拟中的突变模式与真实肿瘤数据中的模式进行了比较。他们发现，真实肿瘤中的突变模式与体积生长模拟中的模式相匹配，但与表面生长模拟中的模式不匹配。

该研究的一个局限性是其重点研究的是肝癌，因此研究结果可能并不适用于所有类型的癌症。另一个局限性是该研究主要提供对肿瘤生长早期阶段的洞察，可能无法完全捕捉较大或转移性癌症的行为。

“出现导致治疗耐药性的突变体是临床相关性的一个重要方面。我们的工作重点是早期肿瘤生长，但将研究范围扩大到晚期突变可以让我们更多地了解这些突变以及它们最终挫败许多治疗方法的原因。”伯格教授总结道。

参考文献：《高密度采样揭示人类肿瘤体积增长》，作者：Arman Angaji、Michel Owusu、Christoph Velling、Nicola Dick、Donate Weghorn 和 Johannes Berg，2024 年 10 月 3 日，eLife。DOI ：10.7554/eLife.95338.2

来源： 巴塞罗那基因组调控中心

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