最近的一项研究产生了各种肿瘤类型内部结构的复杂3D模型。这些癌症地图展示了不同肿瘤细胞及其周围细胞的排列方式，以及这种排列在肿瘤转移到其他器官时的变化。根据研究人员的说法，这些全面的见解可能为科学家提供关键框架，以理解肿瘤，潜在地导致创新的治疗方法，并开启癌症生物学的新篇章。
由圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员领导的一项新研究创造了不同肿瘤类型内部结构的详细3D表示。这些癌症地图展示了各种肿瘤细胞及其环境中的细胞是如何在三维中组织的，以及这种组织在肿瘤扩散到不同器官时如何改变。
根据研究作者的说法，发现为肿瘤提供了重要的模板，这可能有助于开发新的治疗策略，并在癌症生物学中开启一个变革时期。
这项研究是由国家癌症研究所（NCI）支持的人类肿瘤地图网络的贡献者在10月30日发表的一系列12篇论文的一部分，发布在《自然》系列期刊上。参与的3D分析，在《自然》上发表，包含有关乳腺、结直肠、胰腺、肾脏、子宫和胆管癌的广泛数据。
在过去的十年中，人们在理解癌细胞及其支持细胞在肿瘤微环境中的角色方面取得了显著进展。这项新研究不仅揭示了每个细胞的功能，还指出了它们在完整肿瘤中的具体位置，以及它们与相邻细胞的互动， 无论这些细胞是靠近还是远离。
这些新数据可以帮助研究人员理解肿瘤如何转移或对治疗产生抵抗等关键研究领域。
“这些肿瘤的3D地图意义重大，因为它们使我们能够可视化之前只能推断的肿瘤结构及其复杂性，”共同资深作者李丁博士表示，她是医学的戴维·英格利希·史密斯教授。“我们之前了解到癌细胞、免疫细胞和结构细胞共同存在于肿瘤中，常常抵御化疗和免疫反应。现在，我们可以直观地描绘这些动态。我们可以观察肿瘤不同区域在3D排列上的变化，以及它们在治疗反应或肿瘤转移时行为的变化。这项研究为癌症研究开辟了一个新前沿，具有重新定义我们如何理解和管理癌症的潜力。”
这项研究由李丁领导，她还与位于巴恩斯-犹太医院和华盛顿大学医学院的西特曼癌症中心相关联，此外，她的共同资深作者包括华盛顿大学医学院的冯琛博士（医学教授）、瑞安·C·菲尔兹医学博士（Kim和Tim Eberlein杰出教授）、威廉·E·吉兰德医生（外科教授），以及普林斯顿大学的本杰明·J·拉斐尔博士。
3D肿瘤邻域组织
一般来说，研究人员观察到肿瘤在中心表现出更大的代谢活动——这意味着它们消耗更多的能量——而在边缘则有较强的免疫活动。他们还发现肿瘤可以包含多个不同区域，每个区域由不同的基因突变驱动其生长。这些区域对于理解它们如何响应或抵抗治疗至关重要，表明可能需要量身定制的疗法来针对不同区域的特定突变。
“这种对3D癌症代谢的理解将影响我们当前治疗的有效性，在一些情况下影响其无效性，并推动肿瘤学新疗法的发展，”菲尔兹指出，他在西特曼医院也治疗患者。“这确实是一个突破性成果。”
此外，肿瘤内的一些区域表现出显著的免疫细胞活性，被称为“热”区域，而其他区域则由于免疫存在较少而被归类为“冷”区域。通常情况下，热区域对免疫疗法反应良好，而冷区域则不然，这可能解释了为何一些肿瘤最初对免疫疗法反应良好，但后来表现出抵抗。识别不同的突变谱以及冷区和热区可能使针对单一肿瘤所有区域的治疗策略设计变得可能。
研究团队，包括共同第一作者丘奎（西蒙）莫与贾毅（克拉拉）刘（李丁实验室的研究生），还观察到了肿瘤内免疫细胞浸润的显著变化，以及不同免疫细胞类型（如T细胞和巨噬细胞）的分布。某些转移性肿瘤样本揭示了癌症超过免疫细胞防御的情况，强化了免疫细胞耗竭的概念，即侵袭性癌症压倒免疫反应，阻碍免疫控制肿瘤生长的能力。
“如果我们能在肿瘤中识别到疲惫的T细胞，我们可能用检查点抑制剂或其他免疫疗法激活它们，”李丁解释道。“然而，如果它们未被发现，我们可以排除某些免疫疗法的有效性。这些肿瘤地图使我们能够预测治疗抵抗。我们以前从未能够以这种方式分析肿瘤 – 识别肿瘤内免疫细胞的存在可能会突出潜在的干预途径。”
华盛顿大学医学院的研究人员在该系列出版物中还参与了另外两项研究。其中一项，在《自然癌症》上发表，由李丁与吉兰德共同领导，深入研究了乳腺癌，详细说明了不同乳腺肿瘤如何源于不同的细胞类型。研究发现，T细胞耗竭在侵袭性三阴性乳腺癌中普遍存在。了解“起源细胞”及乳腺癌中的免疫生态可能会为未来的治疗方向提供信息。
第二篇论文，发表在《自然方法》上，由华盛顿大学医学院的李丁与普林斯顿的拉斐尔共同领导，介绍了进行肿瘤3D分析的新方法，包括该研究中讨论的六种肿瘤类型。
