跟踪一个癌症的表观遗传进化,细胞通过细胞

一个强大的新的科学工具由威尔康奈尔医学和纽约基因组中心(NYGC)研究人员让他们跟踪癌症的分子进化。工具应该使一个更好的了解癌症的产生和传播的身体,以及他们如何应对不同的治疗方法。

5月15日论文中描述自然和4月23日自然通讯,新方法允许研究者孤立个体癌症细胞抽样从病人和地图上的表观遗传标记细胞的染色体。表观遗传标志是化学标志在DNA-support DNA或蛋白质被称为组蛋白,帮助控制哪些基因是切换“上”,将“关闭”细胞。他们计划什么细胞和它不做什么。之前的研究表明,癌症是驱动部分由表观遗传变异细胞,但这方面的研究相对较少;cancer-driving基因突变得到了更多的关注。

在新的研究中,科学家们绘制的表观遗传标志着“表观基因组”——成千上万的癌细胞从患者慢性淋巴细胞白血病(CLL)。这慢慢进展恶性影响白细胞所谓的B细胞。科学家们分析了这种巨大的外遗传性数据显示病人的癌症表观遗传进化的水平,以及他们如何回应标准治疗与药物ibrutinib。

“有了这个表观遗传信息我们能够跟踪与高分辨率的血统癌变细胞和癌细胞群体的进化,在没有完成之前对人类样本,”丹兰博士说,医学助理教授和桑德拉和爱德华·梅尔癌症中心的一员在威尔康奈尔医学和NYGC的核心成员。“这种分析可以给我们见解不同癌症如何适应挑战,如药物治疗。”

在自然研究中,兰多医生和他的团队使用他们的新技术将表观遗传标记映射称为甲基化对超过800正常B细胞从六个健康的人,和超过1800人癌细胞从12慢性淋巴细胞白血病患者。他们发现在慢性淋巴细胞白血病患者的细胞群,epimutation-the平均表观基因组改变每个单元格划分异常和均匀高,导致各种各样的细胞表观遗传模式。

兰多医生和其他研究人员曾表明出现多样化在癌症的基因水平,这样不同的细胞在肿瘤包含不同类型的基因突变。“这巨大的多样性在每个癌细胞人口意味着在每一个病人,我们处理成千上万的变体的癌症而不是一个实体,所有这些变化增加了癌症的潜在适应挑战,如药物治疗,”兰多医生说,世卫组织还在纽约长老会医院/威尔康奈尔医学中心肿瘤学家。“在这里我们延长这一概念表明表观遗传多样性。”

团队能够分析外遗传性的数据跟踪每个慢性淋巴细胞白血病细胞的谱系回到其癌变的起源,并说明了它的演变过程中。科学家们还将慢性淋巴细胞白血病细胞分成不同的组,或“演化支,”密切相关的细胞根据其外遗传性模式,并显示一些演化支而不是其他人似乎敏感ibrutinib治疗。这种类型的分析,采取进一步的在未来的研究中,可以澄清,例如,药物或药物组合的工作效果有多好对一个给定的癌症,并可能导致更好的方法来监测癌症进展和检测耐药性。

在自然通信研究中,兰多医生和他的同事们研究发现,相同的单细胞精度可以映射表观遗传标记称为组蛋白修饰,除了甲基化,在患者的慢性淋巴细胞白血病细胞的DNA。DNA是打包在染色体部分假脱机在组蛋白蛋白质;微小的化学变化组蛋白可以放松或收紧这假脱机各点允许或抑制基因活性。与博士的实验室合作研究,奥马尔躲开纪念斯隆凯特林癌症中心显示,慢性淋巴细胞白血病细胞群多样化的组蛋白修饰以及其他集表观遗传标记。

这两项研究证实,在表观遗传层面,慢性淋巴细胞白血病细胞群失去秩序定义的高度在健康的B细胞的数量。“正常的人类细胞编程函数精确定义的方式在一个多细胞生物,”兰多医生说,他也是一个付费Pharmacyclics科学顾问委员会成员,AbbVie公司专注于癌症和免疫介导的疾病的治疗。“癌细胞从某个角度来看,更像是一个单细胞生命形式,像细菌,还可以看到这个多元化倾向导致的细胞群更有弹性。”

这两项研究也表明,兰多医生和他的同事开发的方法不仅可以用来映射不同的表观遗传信息,而且遗传序列信息,以及基因表达模式,都在单个细胞。

“了解表观遗传变化这发生在单个细胞将提供最好的深入了解细胞产生耐药性治疗,以及这些变化如何在未来是可以预防的,”理查德·福尔曼博士合著者莫顿·科尔曼说,医学博士著名医学教授和主任CLL威尔康奈尔医学中心,和纽约长老会医院/威尔康奈尔医学中心肿瘤学家。“这些信息将帮助慢性淋巴细胞白血病患者达到正常寿命的关键。”

“我们希望使用这种能力来捕获从单个细胞多层信息了解所有不同的分子进化关系,确定癌症以及他们如何产生耐药性,治疗和如何防止阻力,”兰多医生说。

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