美國時間30日，美國癌症研究所(NCI)癌症登月計畫(Cancer Moonshot)中的人類腫瘤圖譜網絡(Human Tumor Atlas Network, HTAN)在《Nature》上發表了12篇論文，總共分析人類和動物數十萬個細胞，創建出腫瘤細胞的3D圖譜，並建構了「分子鐘(molecular clock)」來追蹤癌症的細胞變化。
 
HTAN是在2018年9月啟動，透過NCI的癌症登月計畫提供資金，目標是研究人類癌症生命週期中的關鍵過程，包含癌前病變發展成腫瘤、惡性腫瘤發展成轉移性癌症等等，在HTAN中，共有超過10個研究機構正共同參與該計劃。
 
華盛頓大學的研究團隊分析了6種癌症共131個樣本的細胞組織，包含乳腺癌、結腸癌、胰腺癌與腎癌，研究人員發現，同一種腫瘤在不同區域對藥物的反應也不同，因此，研究人員創建出精細到以單個細胞為基礎的腫瘤圖譜，來研究癌症是如何發生。
 
另外一項史丹福大學醫學院的研究，則使用3D繪圖來研究結腸瘜肉樣本，結腸瘜肉屬於腸道內壁的異常生長，可能會進一步產生癌變，研究人員發現了瘜肉細胞中的分子變化，包括DNA連接發生缺失和基因活性產生改變，以及若在瘜肉細胞中發現免疫反應、細胞生長和激素代謝變化會導致癌變。
 
丹娜—法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)科學家Daniel Abravanel在針對60名轉移性乳癌患者的研究則發現到，「腫瘤不僅是由癌細胞組成。」在乳腺癌研究中發現，免疫療法並非直接針對癌細胞，而是幫助免疫系統來對抗癌細胞，與其他療法相比，在乳癌的治療效果較差。
 
Abravanel進一步針對這60名轉移性乳癌患者的67份樣本創建了3D腫瘤圖譜，並研究免疫細胞的分佈方式，發現具有較多巨噬細胞與使用免疫療法和HR陰性/HER2陰性類型相關。
 
研究人員在3名患者身上，相隔70~220天的時間內，針對同一個腫瘤取樣研究發現，T細胞與巨噬細胞等免疫細胞的量在不同人身上具有差異，有2名患者的T細胞與巨噬細胞隨著時間增加而減少，但有1名患者的T細胞與巨噬細胞則隨時間增加而增加。
 
研究人員指出，這顯示免疫微環境是動態改變的，也可以解釋為什麼只針對單一時間點取樣來分析腫瘤特徵、預測療效，會跟實際進行免疫檢查點療法反應不一致。
 
在另一項聖路易華盛頓大學醫學院的乳癌研究中，研究人員則發現，某些較惡性的乳癌比其他乳癌具有更多表現CTLA4和CD8+的免疫細胞，且隨著時間推移免疫細胞會變得疲憊不堪，限制其對腫瘤細胞產生免疫反應。
 
麻省理工學院(MIT)幹細胞生物學家Ömer Yilmaz表示，這些研究與發現可以讓我們了解不同細胞群對環境和飲食的反應，如何促使細胞產生癌變，便可以開發出更好的預防和檢測方法。
 
此外，在結腸癌研究中，范德堡大學(Vanderbilt University)醫學院計算細胞生物學家Ken Lau設計了一個分子鐘來追蹤正常細胞如何開始變得異常並在腸道中不受控制地增殖。
 
研究人員透過單細胞分析和CRISPR基因編輯工具在每個細胞的DNA中插入突變，透過這些突變作為時間標記，紀錄每個細胞的變化和分裂。
 
研究團隊在418個結腸瘜肉上運用這樣的標記法，發現高達30%的瘜肉來源自多種的細胞類型，而非單一細胞類型，在60%的瘜肉中，會有特定細胞群隨著瘜肉生長而超過其他細胞，發展成為腫瘤。在另外兩個類似的小鼠研究中，針對112個腸道組織樣本的260,922個單細胞進行分析，也發現是多種混合細胞共同引發結腸癌。
 
這項研究推翻了過去認為結腸癌是由腸道內壁單一類型細胞引起的觀點，有機會發展出早期診斷與治療。
 
參考資料：https://doi.org/10.1038/d41586-024-03539-3

(編譯/李林璦)