系统地研究空间结构影响癌症进化的方式

系统地研究空间结构影响癌症进化的方式

数学，计算机科学与工程学院（SMCSE）数学讲师Robert Noble博士认为，表征肿瘤进化的方式，方式或模式对于临床预测和优化癌症治疗非常重要。

Noble博士和他在苏黎世联邦理工学院Niko Beerenwinkel教授研究小组的同事在《自然生态学与进化》杂志上发表了一项新研究，这是第一个系统地研究空间结构如何影响肿瘤进化的研究。

为此，该小组开发了一种计算模型，该模型可以灵活地模拟替代空间结构和细胞扩散类型。然后，他们运行了数千个具有不同结构和参数值的模拟，并将结果与来自实际人类肿瘤的最新最先进的DNA测序数据进行了比较。

研究小组发现，人类肿瘤的不同空间结构可以使它们以截然不同的方式进化。计算机模型预测与具有匹配结构的癌症类型的临床数据一致。

Noble博士说，癌症研究的主要挑战之一是"根据有限的遗传信息推断肿瘤的性质。要理解这个问题，请考虑一个体育类比。假设你只被告知，在一场面对面的比赛中，A队的得分率是B队的两倍。你能弄清楚A队比B队好多少，这样你就可以预测未来比赛的结果吗？"

"回答这个问题的一种方法是使用计算机模型，其中每个团队都被分配了每次尝试得分的概率。在尝试了许多不同的设置之后，您可以得出结论，最有可能的得分概率是模拟结果与实际游戏结果相似的概率。虽然你永远无法确定真正的概率是什么，但你至少可以找到它们最有可能的范围。

但是，仅仅知道最终分数的比例是不够的。例如，在高分篮球中，一支球队不太可能得分是对手的两倍，除非他们非常优越。相比之下，在足球中，更好的球队因运气不佳而以2-1输掉比赛并不罕见。要做出准确的推断，您需要了解游戏规则。

就像运动队争夺分数一样，一组密切相关的细胞（称为克隆）在肿瘤内竞争生存和繁殖所需的空间和资源。肿瘤学家使用基因测序来确定患者来到诊所时这些克隆的相对大小。如果一个克隆比另一个克隆大，那么可能是因为它的细胞具有所谓的"驱动"突变，导致它们增殖得更快。

但突变对肿瘤发展的影响取决于细胞如何相互作用，这是由肿瘤的空间结构控制的。就像当人们呆在家里避免混合时冠状病毒传播得更慢一样，如果细胞局限于小斑块，驱动突变在肿瘤内的传播速度会更慢，斑块之间只有罕见的运动。规则在这个游戏中也很重要。

Noble博士说，最近研究论文中揭示的发现"对解释癌症遗传数据具有重要意义"。

现代癌症研究的一个主要目标是表征肿瘤内的进化过程。我们已经证明，为了准确了解正在发生的事情，你需要考虑每个肿瘤的特定空间结构。通过机械地将肿瘤结构与肿瘤进化模式联系起来，我们的工作为新一代患者特异性模型提供了蓝图，用于预测肿瘤进展和优化治疗。