CRISPR技术，实时追踪癌症转移

文/陈根

癌症的形成有其演化的过程。

随着肿瘤变大,其中心越来越远离其生长区域的血管,于是,肿瘤中心的氧气和营养成分越来越少。由于像所有健康细胞一样,癌细胞不能没有氧气和营养物质。

因此,癌细胞们发出信号,也称为血管生成因子,鼓励新血管生长到肿瘤。而一旦癌症可以刺激血管生长,它就会变得更大更快,并刺激数百种新的小血管(毛细血管)的生长,再次带来营养和氧气。

此外,肿瘤会在人体内占据更多空间以至于对周围结构造成压力。包括从它开始的地方再随机发展。事实上,具有强壁和诸如软骨的致密组织的大血管难以生长成肿瘤,因此,肿瘤通常沿着“阻力最小的路径”生长。

这就是真正的癌症,也就是所谓浸润癌,表示癌细胞已经从发生的部位向更深的地方侵袭浸润,在临床分期中通常用T表示,T1、T2、T3等则是进一步的浸润程度的细分。在这个阶段,癌细胞生长会挤压并阻塞该地区的小血管。

癌症转移(metastasis)是各种癌症导致死亡的最主要原因。事实上,癌细胞的转移一般都会转移到特定的目的地,而不会影响到其他的器官,也被称为“器官亲和性”。因此,对于癌症的转移的研究也被研究人员认为是癌症研究的重要突破口。

现在,据一项发表于《科学》的新研究,研究人员利用CRISPR技术实时追踪癌细胞转移,为准确预测肿瘤的演化和转移行为,并加以干预,提供了技术支持。

研究人员首先在人类肿瘤细胞A549添加了改进的CRISPR-Cas9系统,并将细胞移植到小鼠体内,模拟出了一种会转移的肺癌模型。当癌细胞复制时,Cas9可以在一些特定的位点进行剪切,并发出荧光,随后癌细胞会对其进行修复。

基于这一过程,他们制作出癌细胞的复制图谱,并实时观察癌细胞的转移。论文报告了经过数月的生长和传播追踪的数万个癌细胞的深入解析的系统发育,揭示了由于基因表达的预先存在和可遗传的差异而引起的转移能力的明显异质性。

研究证明,这些确定的基因可以驱动侵袭性,并发现KRT17的意外抑制作用。此外,研究结果还显示,转移癌通过多向组织途径和复杂的播种拓扑传播。研究人员展示了以亚克隆分辨率和大规模追踪癌症进展的能力,为预测肿瘤的演化和转移行为,并加以干预提供了帮助。