新发现!免疫系统攻击生长中的肺癌 它们通过进化才能生存

新发现!免疫系统攻击生长中的肺癌 它们通过进化才能生存

来源: 生物谷 2019-04-15A-A+

就像仅适应环境才能生存下来的生物一样,癌症为了应对其独特的生存环境,也会动态地生长和进化,为生存而竞争。

在一项新的研究中,来自TRACERx联盟的研究人员(下称TRACERx团队)正在以前所未有的细节分析肺癌是如何进化的。他们通过追踪850名患上肺癌最常见形式的患者来做到这一点。不过,他们知道仅着重关注肿瘤是不够的。他们也探究了肿瘤生长所在的环境。这意味着要密切关注癌症的最大天敌之一---免疫系统。相关研究结果发表在2019年3月28日的Nature期刊上,论文标题为“Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution”。

显微镜观察下的肺癌细胞。图片来自LRI EM Unit。

作为TRACERx团队的联合负责人,Nicky McGranahan博士说道,“我们真正在做的是试图了解免疫系统对肿瘤进化的影响。”

在这项新的研究中,TRACERx团队揭示了随着肺癌的产生,免疫系统对肺癌的影响到底有多大。

破解肿瘤进化

我们的免疫系统的工作是寻找潜在的威胁,包括癌症。它是肿瘤周围环境的一个重要组成部分,对肿瘤施加压力使得它只有适应才能生存下来。因此,理解这种环境对破解肿瘤进化至关重要。

在这项新的研究中,TRACERx团队分析了从尚未接受治疗的88例早期肺癌中采集的样本。除了观察肿瘤细胞中的DNA变化之外,他们还研究了每个肿瘤细胞读取了多少遗传密码。当DNA被读取时,部分遗传密码经转录后产生RNA分子,他们随后就追踪和测量这些RNA分子。

最终,他们研究了每个样本中肿瘤细胞周围的环境,计算了每个肿瘤区域中存在的免疫细胞数量。他们正在研究具有大量免疫细胞活性的肿瘤区域和具有较少免疫细胞的肿瘤区域是否具有不同的适应性。

细胞水平下的捉迷藏游戏

领导这项新研究的Rachel Rosenthal博士说,“我们详细描述了我们认为在这些肿瘤中发生的许多不同的免疫逃避机制。其中的一些机制之前未被描述过。”

TRACERx团队发现了癌细胞用于逃避免疫系统的一系列不同策略。这些策略包括更持久的解决方案---比如删除可能向免疫系统发出信号的缺陷性DNA片段,也包括更为临时的策略。

TRACERx团队发现的新策略之一是更为临时的修复。一些癌细胞阻止部分DNA被读取。通过这样做,癌细胞暂时地停止产生位于它们表面上的发生变化的分子,这意味着免疫细胞可能从癌细胞附近飞掠而过,而没有发现问题。

不过,也许最有趣的发现是在肿瘤的哪些地方使用这些不同的策略。

科学家们已发现并非所有的肿瘤环境都是一样的。有些肿瘤环境充满了免疫细胞,而在其他的肿瘤环境中,免疫细胞看起来非常稀少。还有那些位于这两个极端---充满着免疫细胞的“热”区域和具有相对较少免疫参与的“冷”区域---之间的肿瘤环境。

TRACERx团队发现肿瘤进化出的策略上的差异取决于肿瘤中存在的免疫细胞。充满着免疫细胞的肿瘤部分似乎采用临时策略来避免惹上麻烦---包括阻止某些DNA片段被读取。然而,具有相对较少免疫参与的肿瘤部分进化出更持久的解决方案。

这有助于构建肿瘤如何适应周围环境的图像。对于McGranahan和Rosenthal来说,这开始解决关于免疫系统如何促进癌症进化的古老争论。

McGranahan说,“这是这个领域一直存在争议的问题---免疫系统在这些处于早期阶段的未经治疗的肿瘤中发挥积极作用的程度。我们的数据表明大多数肿瘤可能一度都很‘热’,而且它们正在采用方法来逃避免疫系统。”

展望未来

TRACERx团队如今可以更清楚地了解肺癌与免疫系统之间错综复杂的关系。他们从探险中走出来,心里想着未来的方向。

McGranahan说道,“积极的一面是免疫系统肯定是活跃的,或者过去一直很活跃。因此,即使在我们仅能识别'冷'肿瘤区域的情况下,也有可能重新激活免疫系统。”

这可能是癌症细胞为逃避免疫系统而发生的临时变化。不过,人们还需要开展更多的研究。

“这是我们能够通过治疗加以改变的东西。这是一段很长的路要走,但至少它表明肿瘤采取了各种措施来逃避免疫系统,其中的一些措施可能是可靶向的。”

参考资料:

Rachel Rosenthal et al. Neoantigen-directed immune escape in lung cancer evolution. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1032-7.

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