科学家揭示了不同的癌细胞如何合作以帮助无法治愈的儿童脑肿瘤扩散

科学家们已经阐明了侵袭性儿童脑癌中不同类型的癌细胞如何相互作用并共同传播。

该团队使用数学模型提供了一个框架，用于检测、测量和映射弥漫性脑桥脑胶质瘤 (DIPG) 中不同类型细胞之间的相互作用——一种脑肿瘤，起源于一种称为“未成熟神经胶质祖细胞”的细胞，然后扩散到大脑的其他部分。

伦敦癌症研究所的研究人员领导了这项发表在《细胞报告》上的研究。

他们希望靶向和阻断使细胞协同工作以侵入周围区域的相互作用可以成为一种新的治疗策略，这是目前无法治愈的儿童癌症所迫切需要的。

肿瘤内的细胞合作

DIPG 肿瘤由不止一种癌细胞亚型组成。2018 年，癌症研究所 (ICR) 的科学家团队首次发现了肿瘤内不同亚型细胞可以合作的证据，而不是像人们普遍认为的那样仅仅为了资源而竞争。

他们的新发现首次表明，某些亚型在细胞扩散方面对其他亚型具有积极影响——为测试和开发这种儿童癌症的治疗方法开辟了新途径。

该研究探索了两种不同的癌细胞亚型(标记为 VI-E6 和 VI-D10)之间的相互作用，这些癌细胞是从患者活检的捐赠组织中获得的，当它们在实验室中一起生长时。当与 VI-D10 共培养时，VI-E6 亚型能够进一步传播。

合作价差扩大一倍以上

使用深度学习处理来自实验室实验的图像，科学家们能够识别一种细胞亚型合作并帮助另一种细胞亚型生长和传播的相互作用，并区分这些相互作用和一种亚型由于其他不相关而比另一种传播更多的相互作用空间限制等因素。

以前的模型探索癌细胞之间的合作，重点是生长，但这项创新研究是第一个测量影响肿瘤细胞扩散和侵入周围区域方式的相互作用的研究。

研究人员证明，细胞在实验室一起培养时表现不同，而不是在单独的环境中。将两种不同的亚型一起培养会使肿瘤的扩散增加一倍以上。

当他们将两种不同的细胞亚型一起培养时，研究人员发现癌细胞能够扩散并侵入更大的区域。虽然一种亚型的传播和传播速度更快，但另一种亚型的传播速度却降低了——突出了共生相互作用，其中一种亚型在不伤害或有益于另一种的情况下获益，以及剥削性相互作用，其中一种亚型的适应性得到增强，同时降低了适应性被利用的子类型。

迈向更多更好的个性化治疗选择

研究结果表明，DIPG 细胞亚型之间的相互作用在帮助肿瘤侵入局部环境和扩散方面发挥着关键作用——增加了我们对这种儿童癌症进展的理解。

通过这种方式，研究人员提供了一个可以应用于更多癌症类型的框架。通过提供一种识别和测量这些细胞相互作用的方法，还可以探索治疗的效果。

研究人员越来越意识到单个肿瘤内癌细胞之间的差异对治疗结果的重要性。他们希望识别和测量癌细胞亚型之间的相互作用可以带来更好、更个性化的治疗选择。

该研究由 Chris Jones 教授和 ICR 进化与癌症中心前团队负责人 Andrea Sottoriva 教授共同领导。

通过“破坏积极的互动”来攻击肿瘤

研究共同负责人、伦敦癌症研究所儿童脑肿瘤生物学教授 Chris Jones 教授说，

“这种儿童癌症非常难以治疗。几乎所有患有 DIPG 的儿童都会在两年内死亡，因此迫切需要新的治疗方法。|

“我们开始破译 DIPG 中不同类型的细胞如何相互作用并相互合作以助长疾病。|

“通过将深度学习和高级数学建模与实验数据相结合，我们提供了一个检测、测量和映射这些相互作用的框架——我们希望这将导致测试和开发通过破坏积极相互作用和促进消极相互作用来攻击肿瘤的治疗方法的新方法细胞亚型之间。”

研究作者 Haider Tari 博士是伦敦癌症研究所进化基因组学和建模团队的一员，他说：“如果一种亚型与另一种亚型以一种驱动肿瘤生长和扩散的方式合作，它将对于瞄准和阻止这种合作至关重要——目标是阻止癌症的发展。”

“这项创新研究提供了一种方法来确定细胞是否相互作用以及相互作用的程度，并且该框架可以应用于多种不同的癌症类型。”

英国癌症研究中心儿童和青少年研究负责人 Laura Danielson 博士说：“这项研究证明了数学建模的力量，可以更好地了解癌细胞如何相互作用和扩散。”

“需要做更多的工作来了解我们如何可能针对这些相互作用，但像这样的发现研究为开发更有效的治疗方法为受癌症影响的儿童和年轻人带来了希望。”

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