碳衰减时间谱：精确绘制癌症细胞进化轨迹

对于癌症患者来说，在诊断为肿瘤后，最关心的就是其体内的癌细胞何时出现恶化，即癌细胞扩散到了机体的其它部位，形成了次级肿瘤。目前对于癌症恶化的时间的诊断一直比较困难，但这一信息对于医生提高其治疗方案则十分重要。科学家试图采用系统发育学的方法来绘制癌症细胞进化的轨迹，但由于缺乏按照时间顺序进化的参照物，使得确定肿瘤的确切发病非常具有挑战性。

在这一研究中，来自ICR（Institute of Cancer Research）的研究者们分析了一位不幸错过最佳诊断时期的肠癌患者中癌细胞的恶化情况。通过这些信息，研究者们了解了癌细胞在不同恶化阶段的精确时间图谱。

该名患者于2008年首次被诊断出患有肠癌，并接受了手术治疗，但医生们同时发现了患者的肺部出现了肿瘤结。因此，医生们不得不高度重视该名患者可能出现的肿瘤恶化的情况。2011年，医生们通过普通的诊断技术对肿瘤结中的样本进行了分析。与预期相符，这确实是癌细胞扩散后的结果。因此，患者又再次接受了另外一次手术治疗。不幸的是，这一穿刺样本在提取的过程中再次出现了“穿刺接种”的副效应，即样本中的癌细胞留在了患者的组织中。两年之后，医生们发现该患者的胸腔中出现了另外一处肿瘤，正好处于当时穿刺取样的部位。此外，该患者还存在其它的恶化现象。科学家们以这一处的肿瘤作为基准，分析了患者身体各处的肿瘤情况。利用遗传学分析以及数学模型，他们建立了完整的肿瘤发生与发展的时间线。

利用全基因组测序技术，研究者得到来自肿瘤原发部位和转移部位的全基因组测序数据，研究者将“穿刺接种”留在体能的肿瘤细胞作为肿瘤进展的时间基点来推测癌患者体内各个部位肿瘤的完整年龄。利用这个办法，研究者不但可以及时检测和跟踪肿瘤进展情况，还可以分析“穿刺接种”之前体内肿瘤细胞系统发育情况。研究者最好使用了贝叶斯系统发育学方法，这种方法考虑了突变率的可能动态变化，重建系统发育树，并有效地“追溯”恶性进展。

这一独特的时间轴给予研究者们一些意想不到的线索。正常情况下肠癌在扩散之前会在肠道内停留相当长的一段时间，但在这一病例中研究者们发现肠癌细胞在发生不到一年之内就扩散到了肺部以及胸腺部位。之后，癌细胞的扩散速率反而慢了下来。在诊断之前，患者已经与肺脏中的肿瘤组织共同生活了5到8年的时间。

“这意味着我们可以在这一段时间之内进行有效的干预”。对于这名患者来说，由于发现时间太晚，2015年因新的癌细胞转移至肾脏而死亡。但他本人以及家人的决定使得研究者们得到了独特的数据。

研究者们同时发现了患者的肿瘤细胞中的一些遗传信息，这些信息能够帮助解释为什么癌细胞扩散的特性如此奇特。

我们的数据提供了第一个体内实验证据记录了CRC转移进展的时间，基因组不稳定性可能比原发癌在决定CRC命运方面的潜能更重要。

该研究的结论认为，通过体内的癌症基因组测序数据，可以准确的记录结直肠癌在体内转移进展的具体且精确的时间谱，通过分成肿瘤的时间谱发现基因组不稳定性的因素在决定结直肠癌细胞分化转移方面的作用可能比癌症原发灶的因素更为重要。

如果我们可以系统而准确的预测肿瘤扩散转移的特征，更为及时的采取干预措施预防，那么将很大程度提高肿瘤的治疗效果。

一句话点评：

癌症的碳衰减时间谱揭示肿瘤细胞中发生的重要碳代谢事件，有可能充当癌症转移信号，或许可以作为一个很好的工具用于预测肿瘤细胞的转移情况。

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