来自弗朗西斯·克里克研究所、伦敦大学学院、古斯塔夫·鲁西研究所和纪念斯隆-凯特琳癌症中心(MSK)的研究人员发现,随着年龄增长而累积的突变血细胞可以在癌性肿瘤中找到,并且这与患者的预后不良有关。
了解与年龄相关的基因变化与衰老疾病(如癌症和心血管疾病)之间的生物学界面对于开发预防疗法至关重要,以应对日益增长的人口需求。
克隆性造血潜能不定(CHIP)是一种条件,在这种条件下,随着时间的推移,血干细胞会积累突变,这些突变受年龄和外部环境因素的影响。CHIP已经被证明与心血管疾病等年龄相关疾病的风险有关,但这些基因变化对实体瘤进化的影响尚未得到充分研究。
这项发表在《新英格兰医学杂志》上的工作,是对TRACERx和PEACE研究中400多名肺癌患者以及MSK的49,000名不同类型的癌症患者的CHIP与癌症之间联系的详细研究。
CHIP与癌症预后
通过初步检查血液样本,研究人员确定了哪些患者血液中有CHIP突变。当与临床数据匹配时,科学家们观察到这些突变与患者的生存期缩短有关,无论他们的年龄或癌症诊断阶段如何。
然后,研究人员进一步研究了有CHIP的患者,并确定特定突变是否也存在于他们的肺肿瘤中,这是由于血细胞浸润所致。结果发现,42%的CHIP患者确实存在这种情况,他们称之为肿瘤浸润性克隆性造血(TI-CH)。研究团队发现,与单独的CHIP相比,TI-CH与更高的癌症复发和死亡风险相关。
这一发现得到了PEACE研究的支持,该研究是一项对癌症转移部位的尸检调查,这是导致癌症死亡的主要原因。研究团队发现,这些转移性肿瘤中经常含有TI-CH突变。
并非所有突变都相同
为了探究TI-CH与患者预后不良之间的联系,科学家们进一步研究了肺肿瘤中的细胞组成。他们发现,有TI-CH的患者中,髓系细胞(一种免疫细胞)的数量增加。这些细胞是肿瘤微环境的重要组成部分,与某些能够识别和对抗癌症的免疫细胞不同,髓系细胞已被证明可以调节炎症,并支持肿瘤的进展和扩散。
研究人员还发现,当突变影响一个名为TET2的基因时,这是一种重要的血细胞生成调节因子,数千个个体中的TET2突变血细胞更有可能浸润肿瘤。通过对两名TI-CH患者的肿瘤进行数百个单细胞分析,他们确认TET2突变主要存在于髓系细胞中,而不是其他类型的免疫细胞中。
然后,研究团队与弗朗西斯·克里克研究所Dominique Bonnet领导的实验室中的血液癌和CHIP专家合作,实验性地研究了TET2突变的影响。他们共同培养了带有TET2突变髓系细胞的器官类组织(迷你肺肿瘤),并展示了TET2突变髓系细胞重塑了肿瘤微环境并加速了肿瘤器官类组织的生长。
超越肺癌
最后,研究团队与美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究人员合作,使用超过49,000名不同类型癌症患者的更大数据集验证了他们的发现。总体而言,TI-CH的存在是独立预测较短生存期的因素。但在不同类型的癌症中,CHIP和TI-CH的存在情况有所不同。研究人员发现,这些突变在难以治疗的癌症(如肺癌、头颈部癌和胰腺癌)中更为常见。
这项工作的下一步将是确认CHIP直接导致癌症预后,并详细说明CHIP在侵袭性癌症发展中的功能机制。
弗朗西斯·克里克研究所癌症进化和基因组不稳定性实验室的博士后项目研究员Oriol Pich说:“我们的结果显示,携带与年龄相关的突变的血细胞可以浸润肿瘤并影响癌症的发展,导致患者的预后恶化。”
“这很重要,因为CHIP是衰老过程中的自然现象,在癌症患者中很常见。”
弗朗西斯·克里克研究所副临床主任、英国癌症研究中心首席临床医生、TRACERx首席研究员Charlie Swanton说:“这是我们第一次能够大规模地看到两种不同类型的‘克隆增殖’——与年龄相关的CHIP和癌症——之间的相互作用,提供了关于衰老如何影响癌症风险的见解。”
“随着我们开始拼凑出在骨髓细胞中随年龄增长而演变的最重要突变的图景,以及它们在疾病中的影响,我们希望可以开始寻找干预甚至预防一些与年龄相关的癌症的机会。”
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