2020年5月1日訊/生物谷BIOON/---了解癌症演變的原理對於設計治療策略很重要。在最近一項研究中，東京大學醫學科學研究所（IMSUT）的一個研究小組開發了一種新的仿真模型，該模型以統一的方式描述了各種癌症演化模式。
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「我們闡明了通過使用超級計算機執行模擬分析來實現每種進化模式的條件。我們的發現使我們能夠解釋癌症進化多樣性的基本原理。」研究作者， IMSUT人類基因組中心分子醫學實驗室高級助理教授Atsushi Niida說。
建立統一的進化仿真模型
癌症可以被視為演化的疾病，它是由於基因組中突變積累後自然選擇具有高度增殖和惡化潛能的細胞而導致的。此外，由於癌症具有高度的演化潛力，因此它容易適應其環境中與治療相關的變化並獲得治療抗性。
先前的基因組研究表明，癌症的進化可大致分為四種進化模式。但是，尚不清楚什麼條件會導致每種模式。因此，研究小組建立了一個統一的進化模擬模型，可以概括各種進化模式。
通過在IMSU的超級計算機SHIROKANE上對各種條件進行大規模並行仿真，研究小組確定了產生每種演化模式的條件。通過提供理解癌症演變的數學基礎，這項研究有望有助於理解癌症的治療抗性和開發新的治療策略。
多種數學原理可解釋癌症的演變一般認為，在癌症發育過程中，正常細胞通過連續獲取有利於細胞生長和存活的驅動基因突變逐步進化為具有高惡性的同質細胞群。然而，近年來，對從多個腫瘤區域獲得的DNA樣本進行分析的多區域測序已證明了腫瘤內異質性的特徵（ITH）。也就是說，在癌症進化過程中會產生具有不同突變的多個克隆，並共存於單個腫瘤中。
另一方面，已經發現ITH可以通過不影響細胞生長和存活的中性突變的積累而形成。即可以通過中性演化來生成。 ITH的演化原理不僅在癌症類型之間有所不同，而且Niida及其同事還發現大腸腫瘤發生期間會發生時間變化。也就是說，在早期病變中，ITH是由自然選擇形成的，而在晚期癌症中，ITH是由中性演化形成的。而且，與如上所述由單核苷酸突變的逐步積累所導致的逐漸進化相反，一種叫做標點演化的模式特別引起了研究者們的注意，這種演化模式使得癌細胞在短時間內染色體和基因組水平上發生了大的變化，例如拷貝數變化和結構異常。
迄今為止，已經提出了四種演化模式，但是關於這些模式在什麼條件下發生還有許多不清楚的地方。使用基於模擬分析的手段進行研究被認為是了解癌症進化原理的有用工具。
「在這項研究中，我們通過使用超級計算機進行的仿真分析，闡明了癌症進化多樣性的基本原理。由於癌症具有很高的進化潛力，因此它可以適應因治療而改變的環境，並且容易獲得治療抗性，因此了解癌症的進化原理癌症是設計治療策略的重要問題。」通過提供理解癌症演變的數學基礎，這項研究有望有助於理解癌症的治療抗性和開發新的治療策略。（生物谷 Bioon.com）
資訊出處：Understanding the diversity of cancer evolution based on computational simulation原始出處：Atsushi Niida et al,
A unified simulation model for understanding the diversity of cancer evolution, PeerJ(2020). DOI: 10.7717/peerj.8842