了解肿瘤是否会生长或扩散到患者身体的其他部位可能是生存的关键，现在科学家们离预测肿瘤的这种能力又近了一步。

如今，在7项新的研究中，英国弗朗西斯-克里克研究所和伦敦大学学院（UCL）的研究人员描述了癌细胞DNA的变化是如何使他们能够预测这些细胞未来的行为。这包括在一种称为转移的过程中，癌症将在何处以及何时扩散到身体的其他部位，其中癌症转移也是全世界大多数癌症死亡的原因。

相关研究结果于2023年4月12或13日在线发表在Nature期刊或Nature Medicine期刊上，论文标题分别为“The evolution of lung cancer and impact of subclonal selection in TRACERx”、“Genomic–transcriptomic evolution in lung cancer and metastasis”、“The evolution of non-small cell lung cancer metastases in TRACERx”、“Tracking early lung cancer metastatic dissemination in TRACERx using ctDNA”、“Evolutionary characterization of lung adenocarcinoma morphology in TRACERx”、“Body composition and lung cancer-associated cachexia in TRACERx”和“Antibodies against endogenous retroviruses promote lung cancer immunotherapy”。

这些发现有朝一日可能让医生使用血液测试来预测患者的癌症可能如何生长和扩散，使他们能够实时跟踪并迅速调整治疗。这还提供了一种让临床医生分析手术后疾病复发风险的潜在途径。虽然这些研究是针对肺癌患者进行的，但是这些作者表示，他们的发现也可能适用于其他癌症类型，如皮肤癌或肾癌。

这些研究是英国癌症研究中心耗资1400万英镑的TRACERx项目------第一个关于肺癌如何演变的长期研究---9年来的成果。TRACERx是一项全国性的研究工作，涉及800多名参与临床试验的患者和一个由250名分布在英国13个医院地点的研究人员组成的团体。 

弗朗西斯-克里克研究所首席研究员、英国癌症研究中心首席临床医生Charles Swanton教授说，“TRACERx认识到癌症不是一成不变的，我们治疗患者的方式也不应当如此。使TRACERx项目特别强大的是，它将肿瘤视为由不同的癌症细胞群体组成的不断变化的‘生态系统’。通过观察肿瘤的整体，我们可以观察到这些癌细胞群体如何相互作用，甚至相互竞争，这有助于我们对肿瘤复发的可能性以及何时可能发生获得有价值的了解。我们还可以观察到肿瘤如何可能随着时间的推移而演变、扩散和对治疗作出反应，从而为未来数百万患者提供希望。” 

在这七项研究中，这些作者对842名TRACERx参与者中的421人从他们被诊断时开始进行跟踪，以监测他们的肿瘤如何随时间变化。这些患者患有非小细胞肺癌（NSCLC），即一种最常见的肺癌类型。

在这七篇论文的主要发现中，这些作者发现：（1）肿瘤可以由许多不同的癌细胞群体组成，这些癌细胞携带着一组不断变化的基因；这些肿瘤的种类越多，患者的癌症就越有可能在治疗后一年内复发；（2）在患者的肿瘤中观察到的一些DNA变化模式表明他们的癌症接下来可能会发生什么；（3）这些模式可能向医生表明肿瘤的哪些部分将来可能会生长并扩散到身体的其他部位；（4）血液测试可能用来实时监测肿瘤DNA的这些变化，帮助医生发现癌症复发或对治疗没有反应的早期迹象。 

细胞的不断变化使肿瘤得以茁壮成长 

肿瘤是由不同的癌细胞群体组成的，它们都带有不同的基因突变。这些突变的种类越多，肿瘤就越能进化并获得对治疗的抵抗力。

这些作者发现，癌细胞群体中特定的基因突变模式能使癌症更快地在患者身上复发---在手术后一年内。这些突变模式还表明肿瘤是否更有可能扩散到肺部和胸部以外的身体其他区域。掌握了这些信息，医生们有朝一日可能能够预测，如果某人患有早期癌症，应该通过手术成功治疗，但最终可能观察到他们的癌症复发。

图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05783-5。

在另一项发现中，这些作者发现，肿瘤内细胞群体的遗传多样性不仅源于遗传变化，还源于基因的表达方式。基因表达的变化可以影响癌症生物学的重要方面，包括手术后肿瘤是否会复发。 

在这种情况下，这些作者建议，治疗肺癌患者的医生可能能够通过识别那些手术后癌症最容易复发的患者进行早期干预，并跟进进一步的治疗，以协助防止癌症复发。 

识别导致癌症扩散的原因 

这些作者还更仔细地观察了TRACERx参与者的肺癌如何扩散。他们确定了肿瘤中的哪些癌细胞最有可能在未来负责癌症的扩散（转移），因为这些癌细胞更有可能在它们的基因中隐藏某些变化。这些变化表明癌细胞有更大的机会离开肿瘤并转移到身体的其他部位，然后在那里成长为新的肿瘤。 

转移是造成大多数癌症死亡的原因，因此了解肿瘤的哪些部分负责触发这一过程可以使科学家们有针对性地进行治疗，以防止癌症扩散。

改变我们追踪患者癌症的方式

这些作者还研究了他们是否能在不需要手术或活组织检查的情况下追踪肿瘤的变化及其遗传多样性的特征，其中活组织检查是一种侵入性的医疗程序，涉及抽取少量组织样本并在实验室进行检查。 

通过分析肿瘤细胞释放到血液中的DNA，即所谓的循环肿瘤DNA（ctDNA），他们发现在手术前或手术后血液中出现ctDNA表明患者的癌症在未来极有可能复发。

血液中存在的肿瘤DNA并不是癌症可能扩散或复发的唯一指标。这些作者发现，由肿瘤细胞排列形成的微观模式与癌症复发的风险有关。 

英国癌症研究中心研究执行主任Iain Foulkes博士说，“读取ctDNA的血液测试可能能够让医生实时跟踪患者体内的癌症，使他们能够对患者进行个性化治疗。目前，我们监测患者肿瘤的最佳选择是通过活组织检查或在手术中提取组织。这两种方法都是侵入性且耗时的，只能让我们对肿瘤在特定时间点的行为有有限的了解。通过微创的血液测试，对ctDNA的分析将使我们更全面地了解肿瘤在患者患病过程中的变化情况。它将使医生能够更积极地治疗人们，迅速采取行动改变无效的治疗计划。” 

TRACERx已经进入称为称为TRACERx EVO的下一阶段，它将在未来7年内获得略低于1500万英镑的额外资金，以进一步了解肿瘤的演变，并利用这些知识来改变癌症患者的治疗方式。 

参考资料：

Alexander M. Frankell et al. The evolution of lung cancer and impact of subclonal selection in TRACERx. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05783-5.

Carlos Martínez-Ruiz et al. Genomic–transcriptomic evolution in lung cancer and metastasis. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05706-4.

Maise Al Bakir et al. The evolution of non-small cell lung cancer metastases in TRACERx. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05729-x.

Christopher Abbosh et al. Tracking early lung cancer metastatic dissemination in TRACERx using ctDNA. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05776-4.

Takahiro Karasaki et al. Evolutionary characterization of lung adenocarcinoma morphology in TRACERx. Nature Medicine, 2023, doi:10.1038/s41591-023-02230-w.

Othman Al-Sawaf et al. Body composition and lung cancer-associated cachexia in TRACERx. Nature Medicine, 2023, doi:10.1038/s41591-023-02232-8.

Kevin W. Ng et al. Antibodies against endogenous retroviruses promote lung cancer immunotherapy. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05771-9.