動物所等發現肝癌區塊分布的空間異質性特征及進化機制

腫瘤是體細胞異常增殖的結果。腫瘤在不同病人之間以及同一病人腫瘤內部都存在高度的異質性。腫瘤異質性是腫瘤研究和治療的最大障礙之一，闡明腫瘤異質性在瘤內的起源進化機制及空間分布具有重要的科學意義和臨床意義。中國科學院動物研究所與首都醫科大學附屬地壇醫院合作，選擇肝癌為對象，基于“細胞生物地理”的空間多位點取樣法，從13例患者中獲取了235塊腫瘤及癌旁組織，通過高通量測序獲取了樣本的基因組和轉錄組信息。通過分析同一病人中腫瘤塊的遺傳及轉錄特征與物理距離的關聯，研究發現位置相近的腫瘤組織具有更高的基因型和表型的相似性。這種遺傳/表型和物理距離差異之間的正相關關系被稱為具有距離隔離的空間分布特征。

通過聚類分析，研究團隊發現肝癌在二維空間上呈現形狀各異的區塊特征，區塊內部的分布相對均一，但在區塊間差異顯著。進一步，研究顯示在30%的病人中，同一腫瘤內的不同區塊具有惡性程度不同的分子亞型。這些區塊分布被定義為空間競爭分布。

通過進化分析，研究人員發現具有更高侵襲性的分子亞型雖然起源時間較晚，但會占據更大空間，說明其具有更強的競爭優勢。此外，通過對突變頻譜和進化樹不對稱性的進一步分析，研究揭示自然選擇是驅動空間競爭分布格局的關鍵進化驅動力。研究團隊表示，腫瘤的空間異質性會影響分子標志物的空間分布，繼而影響腫瘤診斷和治療預測的準確性。該研究系統刻畫了肝癌空間異質性的分布特征，闡明了其重要的進化機制。

近日，相關研究成果以Tumor phylogeography reveals block-shaped spatial heterogeneity and the mode of evolution in Hepatocellular Carcinoma為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金重大項目、面上項目等的支持。

論文鏈接

肝癌細胞地理空間取樣設計及距離隔離的空間特征

肝癌的空間區塊的異質性特征及其進化驅動力