摘要：一項研究揭示了膀胱癌的起源和發(fā)展過程
威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院和紐約基因組中心的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項研究揭示了膀胱癌的起源和發(fā)展過程，這是前所未有的。研究人員發(fā)現(xiàn)，使正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的DNA發(fā)生突變的抗病毒酶是早期膀胱癌發(fā)展的關(guān)鍵促進(jìn)因素，而標(biāo)準(zhǔn)化療也是突變的一個有力來源。研究人員還發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中異常環(huán)狀DNA結(jié)構(gòu)中過度活躍的基因會導(dǎo)致膀胱癌對治療產(chǎn)生耐藥性。這些發(fā)現(xiàn)是對膀胱癌生物學(xué)的新見解，并為這種難以治療的癌癥提供了新的治療策略。
這項研究發(fā)表在《自然》雜志上，重點研究了膀胱癌的主要形式——尿路上皮癌，它起源于膀胱、尿道和腎臟排尿管的細(xì)胞。研究人員檢查了來自同一組處于不同疾病階段的患者的惡性和惡性前尿路上皮細(xì)胞。他們使用全基因組測序和先進(jìn)的計算方法來繪制常見的DNA突變、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變異及其時間。
圖1 突變與ecDNA形成尿路上皮癌癥演變的相互作用
“我們的發(fā)現(xiàn)定義了驅(qū)動膀胱癌進(jìn)化的新的基本機制——我們現(xiàn)在可以考慮靶向治療的機制，”共同資深作者Bishoy Faltas博士說，他是蓋勒特家族的約翰倫納德醫(yī)學(xué)博士血液學(xué)和醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)研究學(xué)者，也是威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的醫(yī)學(xué)和細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)副教授，也是紐約長老會/威爾康奈爾醫(yī)學(xué)中心的腫瘤學(xué)家。
紐約基因組中心(New York Genome Center)計算生物學(xué)主任Nicolas Robine博士，以及英國精密醫(yī)學(xué)研究所Olivier Elemento博士，也共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。共同第一作者是Duy Nguyen和紐約基因組中心的生物信息學(xué)科學(xué)家William Hooper，以及Weisi Liu博士。
主要治療靶點成為焦點
在美國，膀胱癌的發(fā)病率約為每年8萬例。如果發(fā)現(xiàn)得早，可以通過手術(shù)治愈，但大約30%的病例在晚期才被診斷出來，而晚期的治療難度要大得多。
在這項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了強有力的證據(jù)，證明APOBEC3酶會導(dǎo)致早期突變，而這種突變可能有助于引發(fā)這種癌癥的發(fā)展。這些酶的進(jìn)化是通過編輯逆轉(zhuǎn)錄病毒的病毒DNA來阻止感染逆轉(zhuǎn)錄病毒，盡管眾所周知，它們有時會使細(xì)胞自身的DNA發(fā)生突變。
“apobec3誘導(dǎo)的突變在癌癥發(fā)生中的確切作用還不清楚，但我們發(fā)現(xiàn)這些突變出現(xiàn)在尿路上皮癌的早期，甚至發(fā)生在惡性前尿路上皮組織中。”在Faltas實驗室里，F(xiàn)altas博士專注于研究這些致突變酶在推動癌癥進(jìn)化中的作用。
研究人員發(fā)現(xiàn)，順鉑和其他以鉑為基礎(chǔ)的化療引起進(jìn)一步的顯著突變爆發(fā)，其中一些可能使尿路上皮癌細(xì)胞在治療后更好地存活和擴散。
圖2 UC進(jìn)化中的誘變過程
第三個主要發(fā)現(xiàn)是，尿路上皮腫瘤通常包含復(fù)雜的DNA重排，從而產(chǎn)生環(huán)狀DNA片段。這些“染色體外dna”(ecdna)與細(xì)胞核中的染色體分開存在，有時可以攜帶數(shù)百個驅(qū)動癌癥的生長基因拷貝。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些ecDNA事件持續(xù)存在并變得更加復(fù)雜，在治療后合并了新的DNA片段，這表明它們會導(dǎo)致對治療的抵抗。
這促使研究小組在實驗室中對這些基因中的一種稱為CCND1的ecDNA版本進(jìn)行實驗?zāi)M，CCND1是細(xì)胞周期的主要調(diào)節(jié)因子。這些實驗的結(jié)果證實，CCND1在這種染色體外配置驅(qū)動治療耐藥性。
總之，這些發(fā)現(xiàn)更清晰地描繪了引發(fā)和驅(qū)動尿路上皮癌的因素。
“傳統(tǒng)上，在分析腫瘤基因組時，我們使用的方法只分析其DNA的一小部分，但我們已經(jīng)意識到，如果我們對所有的DNA進(jìn)行測序，并使用智能方法來評估這些數(shù)據(jù)，還有更多的東西需要發(fā)現(xiàn)，”Elemento博士說。“我認(rèn)為這次合作證明了這一戰(zhàn)略的正確性。”
英格蘭研究所和紐約基因組中心的研究人員正在計劃未來更大規(guī)模的合作研究，以更深入地挖掘尿路上皮癌生物學(xué)，例如，不僅在大量腫瘤樣本中，而且在單個腫瘤細(xì)胞中，對DNA進(jìn)行全基因組測序，并讀出基因活性。
“在單細(xì)胞水平上將這兩組信息結(jié)合起來將是非常重要和有趣的”。
研究人員還計劃研究這項工作的潛在臨床應(yīng)用。研究人員希望FDA批準(zhǔn)的一種靶向ERBB2基因產(chǎn)物的新藥物——HER2受體蛋白，也在乳腺腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)——對具有強烈ERBB2 ecdna跡象的尿路上皮癌患者尤其有效。他們也在努力尋找阻斷ecDNA形成和維持的方法。
參考資料
[1] The interplay of mutagenesis and ecDNA shapes urothelial cancer evolution
摘要：一項研究揭示了膀胱癌的起源和發(fā)展過程
威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院和紐約基因組中心的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項研究揭示了膀胱癌的起源和發(fā)展過程，這是前所未有的。研究人員發(fā)現(xiàn)，使正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的DNA發(fā)生突變的抗病毒酶是早期膀胱癌發(fā)展的關(guān)鍵促進(jìn)因素，而標(biāo)準(zhǔn)化療也是突變的一個有力來源。研究人員還發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中異常環(huán)狀DNA結(jié)構(gòu)中過度活躍的基因會導(dǎo)致膀胱癌對治療產(chǎn)生耐藥性。這些發(fā)現(xiàn)是對膀胱癌生物學(xué)的新見解，并為這種難以治療的癌癥提供了新的治療策略。
這項研究發(fā)表在《自然》雜志上，重點研究了膀胱癌的主要形式——尿路上皮癌，它起源于膀胱、尿道和腎臟排尿管的細(xì)胞。研究人員檢查了來自同一組處于不同疾病階段的患者的惡性和惡性前尿路上皮細(xì)胞。他們使用全基因組測序和先進(jìn)的計算方法來繪制常見的DNA突變、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變異及其時間。
圖1 突變與ecDNA形成尿路上皮癌癥演變的相互作用
“我們的發(fā)現(xiàn)定義了驅(qū)動膀胱癌進(jìn)化的新的基本機制——我們現(xiàn)在可以考慮靶向治療的機制，”共同資深作者Bishoy Faltas博士說，他是蓋勒特家族的約翰倫納德醫(yī)學(xué)博士血液學(xué)和醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)研究學(xué)者，也是威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的醫(yī)學(xué)和細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)副教授，也是紐約長老會/威爾康奈爾醫(yī)學(xué)中心的腫瘤學(xué)家。
紐約基因組中心(New York Genome Center)計算生物學(xué)主任Nicolas Robine博士，以及英國精密醫(yī)學(xué)研究所Olivier Elemento博士，也共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。共同第一作者是Duy Nguyen和紐約基因組中心的生物信息學(xué)科學(xué)家William Hooper，以及Weisi Liu博士。
主要治療靶點成為焦點
在美國，膀胱癌的發(fā)病率約為每年8萬例。如果發(fā)現(xiàn)得早，可以通過手術(shù)治愈，但大約30%的病例在晚期才被診斷出來，而晚期的治療難度要大得多。
在這項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了強有力的證據(jù)，證明APOBEC3酶會導(dǎo)致早期突變，而這種突變可能有助于引發(fā)這種癌癥的發(fā)展。這些酶的進(jìn)化是通過編輯逆轉(zhuǎn)錄病毒的病毒DNA來阻止感染逆轉(zhuǎn)錄病毒，盡管眾所周知，它們有時會使細(xì)胞自身的DNA發(fā)生突變。
“apobec3誘導(dǎo)的突變在癌癥發(fā)生中的確切作用還不清楚，但我們發(fā)現(xiàn)這些突變出現(xiàn)在尿路上皮癌的早期，甚至發(fā)生在惡性前尿路上皮組織中。”在Faltas實驗室里，F(xiàn)altas博士專注于研究這些致突變酶在推動癌癥進(jìn)化中的作用。
研究人員發(fā)現(xiàn)，順鉑和其他以鉑為基礎(chǔ)的化療引起進(jìn)一步的顯著突變爆發(fā)，其中一些可能使尿路上皮癌細(xì)胞在治療后更好地存活和擴散。
圖2 UC進(jìn)化中的誘變過程
第三個主要發(fā)現(xiàn)是，尿路上皮腫瘤通常包含復(fù)雜的DNA重排，從而產(chǎn)生環(huán)狀DNA片段。這些“染色體外dna”(ecdna)與細(xì)胞核中的染色體分開存在，有時可以攜帶數(shù)百個驅(qū)動癌癥的生長基因拷貝。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些ecDNA事件持續(xù)存在并變得更加復(fù)雜，在治療后合并了新的DNA片段，這表明它們會導(dǎo)致對治療的抵抗。
這促使研究小組在實驗室中對這些基因中的一種稱為CCND1的ecDNA版本進(jìn)行實驗?zāi)M，CCND1是細(xì)胞周期的主要調(diào)節(jié)因子。這些實驗的結(jié)果證實，CCND1在這種染色體外配置驅(qū)動治療耐藥性。
總之，這些發(fā)現(xiàn)更清晰地描繪了引發(fā)和驅(qū)動尿路上皮癌的因素。
“傳統(tǒng)上，在分析腫瘤基因組時，我們使用的方法只分析其DNA的一小部分，但我們已經(jīng)意識到，如果我們對所有的DNA進(jìn)行測序，并使用智能方法來評估這些數(shù)據(jù)，還有更多的東西需要發(fā)現(xiàn)，”Elemento博士說。“我認(rèn)為這次合作證明了這一戰(zhàn)略的正確性。”
英格蘭研究所和紐約基因組中心的研究人員正在計劃未來更大規(guī)模的合作研究，以更深入地挖掘尿路上皮癌生物學(xué)，例如，不僅在大量腫瘤樣本中，而且在單個腫瘤細(xì)胞中，對DNA進(jìn)行全基因組測序，并讀出基因活性。
“在單細(xì)胞水平上將這兩組信息結(jié)合起來將是非常重要和有趣的”。
研究人員還計劃研究這項工作的潛在臨床應(yīng)用。研究人員希望FDA批準(zhǔn)的一種靶向ERBB2基因產(chǎn)物的新藥物——HER2受體蛋白，也在乳腺腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)——對具有強烈ERBB2 ecdna跡象的尿路上皮癌患者尤其有效。他們也在努力尋找阻斷ecDNA形成和維持的方法。
參考資料
[1] The interplay of mutagenesis and ecDNA shapes urothelial cancer evolution
