如何了解癌癥環狀基因組在腫瘤進化中的作用
發布日期：2023-03-30與大多數細胞DNA被包裝成細胞核內稱為染色體的結構不同，ecDNA是染色體DNA的碎片，斷裂后形成環，在細胞核內自由漂浮。癌細胞可以不攜帶任何、一個或多個ecDNA，并代表腫瘤內遺傳變異的額外來源。就像染色體DNA一樣，ecDNA可以攜帶導致癌癥的突變基因，即致癌基因。
在健康細胞中，當細胞分裂時，染色體DNA通常在兩個子細胞之間平均分裂。然而，ecDNA不遵循正常的分離規則，因為它們缺乏控制這種分離的機制。因此，當含有ecDNAs的癌細胞分裂時，圓形DNA顆粒在兩個子細胞之間隨機分裂。隨著細胞分裂的繼續，具有不同數量的ecDNA的細胞群體逐漸增多，從而導致腫瘤內的遺傳變異。
這項研究中，該團隊結合數學和計算模型、實驗方法和臨床數據，研究了癌細胞群體中不同細胞的ecDNA分子數量如何變化，以及這種變化如何影響癌癥應對挑戰的能力。通過熒光標記和活細胞成像，研究人員觀察到攜帶ecDNA的癌基因在前列腺癌、胃癌、結腸癌、神經母細胞瘤和膠質母細胞瘤的細胞系中隨機遺傳。
然后，他們使用計算機和數學模型來模擬當含有ecDNAs的單個細胞，膨脹生成100萬個細胞時會發生什么。模擬預測，隨著細胞數量的增長，每個細胞中的ecDNA數量變化極大，許多細胞預計攜帶少量ecDNA副本，少數細胞預計攜帶數百份ecDNA副本。
該團隊擴大了分析范圍，研究了已知在ecDNA上攜帶癌基因的六種不同癌癥類型的腫瘤細胞系，以及取自六名膠質母細胞瘤患者和四名神經母細胞瘤病人的臨床樣本。在細胞系和臨床樣本中，ecDNA拷貝數顯示了與團隊模擬預測的分布相匹配的極端細胞間變異。
