摘要：研究人員采用了一種名為堿基特異性原位測序（BaSISS）的新方法，能夠定量繪制腫瘤克隆的遺傳組成及其空間結構。
癌癥的基因組測序顯示，不同的亞克隆往往鑲嵌在同一腫瘤中。盡管這些是根據體細胞進化的原理產生的，但確切的空間生長模式和背后的潛在機制還不大清楚。
近日，一個國際研究團隊利用空間基因組學技術繪制了兩名患者乳腺腫瘤中的不同克隆。這項研究成果于11月9日發表在《Nature》雜志上，為腫瘤如何進展以及如何與周圍環境相互作用提供了新見解。
在這項研究中，研究人員采用了一種名為堿基特異性原位測序（BaSISS）的新方法。通過這種方法，他們能夠定量繪制腫瘤克隆的遺傳組成及其空間結構。
圖1 研究人員采用了一種名為堿基特異性原位測序（BaSISS）的新方法（圖源：[1]）
研究團隊采用這種方法來分析兩名多灶性乳腺癌患者的八個組織樣本，這些樣本來自癌癥進展的不同階段。他們發現，不同克隆在樣本中顯示出一定的空間結構，具有特定的基因表達模式以及微環境和微解剖生態位。
共同通訊作者、瑞典斯德哥爾摩大學生命科學實驗室的Mats Nilsson教授表示：“通過這項創新技術，我們能夠準確地重建這些克隆的擴散過程。我們在研究后得出的一個重要結論是，癌細胞存活和擴散的原因不僅僅在于遺傳變化，可能也與它們所在的位置有關。這又增添了一層復雜性，同時也為疾病治療帶來了潛在新方法。”
Mats Nilsson教授是原位測序領域的先鋒人物，其團隊開發出多種原位測序方法，這些方法已通過Cartana公司商業化。2020年，Cartana公司被10x Genomics收購，而Mats Nilsson成為10x Genomics的科學顧問。
BaSISS的流程是將新鮮冷凍的組織塊進行冷凍切片，然后進行空間克隆定位和表型分析。在利用批量細胞測序發現新發突變和腫瘤亞克隆后，他們設計了特定的熒光分子探針來檢測轉錄本在切片上的哪個位置表達。之后通過計算機方法生成克隆圖譜。
Nilsson及其同事將這種方法應用在兩名患者的八個組織塊上，其中一名患者患有ER陽性而HER陰性的原發性浸潤性乳腺癌，另一名患者患有三陰性浸潤性乳腺癌。這些組織樣本覆蓋了癌癥進展的各個階段，從導管原位癌一直到浸潤性癌癥和淋巴結轉移。
圖2 BaSISS繪制癌癥克隆的工作流程（圖源：[1]）
分析結果顯示，亞克隆生長呈現出復雜的模式。例如，研究人員發現，亞克隆傾向于形成與其組織學進展狀態相關的空間模式。然而，每個亞克隆之間又存在數百個突變的區別，這些突變同時存在于原位癌和浸潤性組織學狀態中。這表明組織學和遺傳病進展之間也存在脫節。
研究人員還指出，表型或組織學狀態與細胞的遺傳狀態之間存在關聯。例如，與野生型PTEN克隆相比，攜帶PTEN突變的克隆顯示出更高密度的 Ki-67 IHC細胞核染色。然而，對于任何克隆，無論是導管原位癌還是浸潤性狀態，Ki-67評分都是相似的，表明盡管Ki-67上調的發生時間與PTEN突變時間相似，但它發生在腫瘤具有侵襲性之前。
圖3 由三位原發性乳腺癌患者的組織學檢測繪制的遺傳克隆圖（圖源：[1]）
德國癌癥研究中心的共同資深作者Moritz Gerstung稱：“這項技術令人興奮的地方在于，我們第一次看到環境是如何影響癌癥進化的。我們能夠看到哪些癌癥克隆變得更具侵襲性，而哪些沒有，這將幫助我們更好地了解腫瘤生長的關鍵步驟，以及我們該如何減輕或預防疾病。”
參考資料：
[1] Lomakin, A., Svedlund, J., Strell, C. et al. Spatial genomics maps the structure, nature and evolution of cancer clones. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05425-2
摘要：研究人員采用了一種名為堿基特異性原位測序（BaSISS）的新方法，能夠定量繪制腫瘤克隆的遺傳組成及其空間結構。
癌癥的基因組測序顯示，不同的亞克隆往往鑲嵌在同一腫瘤中。盡管這些是根據體細胞進化的原理產生的，但確切的空間生長模式和背后的潛在機制還不大清楚。
近日，一個國際研究團隊利用空間基因組學技術繪制了兩名患者乳腺腫瘤中的不同克隆。這項研究成果于11月9日發表在《Nature》雜志上，為腫瘤如何進展以及如何與周圍環境相互作用提供了新見解。
在這項研究中，研究人員采用了一種名為堿基特異性原位測序（BaSISS）的新方法。通過這種方法，他們能夠定量繪制腫瘤克隆的遺傳組成及其空間結構。
圖1 研究人員采用了一種名為堿基特異性原位測序（BaSISS）的新方法（圖源：[1]）
研究團隊采用這種方法來分析兩名多灶性乳腺癌患者的八個組織樣本，這些樣本來自癌癥進展的不同階段。他們發現，不同克隆在樣本中顯示出一定的空間結構，具有特定的基因表達模式以及微環境和微解剖生態位。
共同通訊作者、瑞典斯德哥爾摩大學生命科學實驗室的Mats Nilsson教授表示：“通過這項創新技術，我們能夠準確地重建這些克隆的擴散過程。我們在研究后得出的一個重要結論是，癌細胞存活和擴散的原因不僅僅在于遺傳變化，可能也與它們所在的位置有關。這又增添了一層復雜性，同時也為疾病治療帶來了潛在新方法。”
Mats Nilsson教授是原位測序領域的先鋒人物，其團隊開發出多種原位測序方法，這些方法已通過Cartana公司商業化。2020年，Cartana公司被10x Genomics收購，而Mats Nilsson成為10x Genomics的科學顧問。
BaSISS的流程是將新鮮冷凍的組織塊進行冷凍切片，然后進行空間克隆定位和表型分析。在利用批量細胞測序發現新發突變和腫瘤亞克隆后，他們設計了特定的熒光分子探針來檢測轉錄本在切片上的哪個位置表達。之后通過計算機方法生成克隆圖譜。
Nilsson及其同事將這種方法應用在兩名患者的八個組織塊上，其中一名患者患有ER陽性而HER陰性的原發性浸潤性乳腺癌，另一名患者患有三陰性浸潤性乳腺癌。這些組織樣本覆蓋了癌癥進展的各個階段，從導管原位癌一直到浸潤性癌癥和淋巴結轉移。
圖2 BaSISS繪制癌癥克隆的工作流程（圖源：[1]）
分析結果顯示，亞克隆生長呈現出復雜的模式。例如，研究人員發現，亞克隆傾向于形成與其組織學進展狀態相關的空間模式。然而，每個亞克隆之間又存在數百個突變的區別，這些突變同時存在于原位癌和浸潤性組織學狀態中。這表明組織學和遺傳病進展之間也存在脫節。
研究人員還指出，表型或組織學狀態與細胞的遺傳狀態之間存在關聯。例如，與野生型PTEN克隆相比，攜帶PTEN突變的克隆顯示出更高密度的 Ki-67 IHC細胞核染色。然而，對于任何克隆，無論是導管原位癌還是浸潤性狀態，Ki-67評分都是相似的，表明盡管Ki-67上調的發生時間與PTEN突變時間相似，但它發生在腫瘤具有侵襲性之前。
圖3 由三位原發性乳腺癌患者的組織學檢測繪制的遺傳克隆圖（圖源：[1]）
德國癌癥研究中心的共同資深作者Moritz Gerstung稱：“這項技術令人興奮的地方在于，我們第一次看到環境是如何影響癌癥進化的。我們能夠看到哪些癌癥克隆變得更具侵襲性，而哪些沒有，這將幫助我們更好地了解腫瘤生長的關鍵步驟，以及我們該如何減輕或預防疾病。”
參考資料：
[1] Lomakin, A., Svedlund, J., Strell, C. et al. Spatial genomics maps the structure, nature and evolution of cancer clones. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05425-2
