研究：在培养皿中生长的癌细胞与其人类来源的相似度更低

　　

　　

　　为了找到或改进实验室癌症研究模型，以便更好地与活人的情况进行比较，约翰霍普金斯大学医学院的科学家们报告说，他们已经开发出一种新的基于计算机的技术，该技术显示，在培养皿中生长的人类癌细胞与人类来源的基因最不相似。

　　他们说，这一发现应该有助于将更多的资源集中在癌症研究模型上，比如基因工程小鼠和被称为“类肿瘤”的人体组织3D球，以更好地评估人类癌症生物学和治疗方法，以及导致癌症生长和进展的基因错误。

　　这项新技术被称为CancerCellNet，它使用计算机模型将研究模型的RNA序列与癌症基因组图谱的数据进行比较，以比较两者的匹配程度。

　　研究人员发现，平均而言，在他们测试的每5种肿瘤类型中，有4种的基因工程小鼠和类肿瘤的RNA序列与基因组图谱基线数据最接近，包括乳腺癌、肺癌和卵巢癌。

　　研究人员说，他们的工作进一步证明，由于人类细胞的自然环境和实验室生长环境之间存在复杂的差异，实验室培养的癌细胞系与人类来源的差异性更小。“一旦你把肿瘤从自然环境中取出，细胞系就开始发生变化，”Cahan说。

　　世界各地的科学家依靠一系列的研究模型来提高他们对癌症和其他疾病生物学的理解，并开发治疗方法。在最广泛使用的癌症研究模型中，细胞系是通过从人类肿瘤中提取细胞并在实验室烧瓶中与各种营养物质一起培养而成的。

　　研究人员还使用经过基因改造的老鼠来患癌症。在其他情况下，他们将人类肿瘤植入小鼠体内，这一过程被称为异种移植，或者使用类肿瘤。

　　为了评估这些研究模型与人类可能发生的情况是否一致，科学家们经常将实验室培养的细胞或类肿瘤细胞或异种移植物移植到小鼠体内，看看这些细胞是否表现出应有的行为——即生长、扩散并保留癌症的遗传特征。然而，约翰霍普金斯大学的研究人员表示，这一过程既昂贵又耗时，而且在科学上具有挑战性。

　　这项新工作的目标是开发一种计算方法，以一种不那么繁琐和准确的方式来评估研究模型。4月29日，一份关于这项工作的报告发表在《基因组医学》杂志上，研究人员已经为他们命名为CancerCellNet的东西申请了临时专利。

　　这项新技术基于细胞RNA的遗传信息，RNA是一种类似于DNA的化学分子链，是细胞用于将DNA转化为蛋白质制造的一组中间指令。

　　“RNA是细胞类型和细胞特性的一个很好的替代品，这是决定实验室培养的细胞是否与人类细胞相似的关键，”Cahan说。“RNA表达数据是非常标准化的，可供研究人员使用，而且较少受到可能混淆研究结果的技术变化的影响。”

　　首先，Cahan和他的团队必须选择一组标准数据作为比较研究模型的基线。来自The Cancer Genome Atlas的数据作为所谓的“训练”数据，包括数百例患者肿瘤样本的RNA表达信息及其相应的分期、分级等肿瘤信息。

　　他们还测试了他们的CancerCellNet工具，将其应用于已知肿瘤类型的数据，例如来自国际人类基因组测序联盟的数据。

　　研究小组成员梳理了癌症基因组图谱数据，确定了22种肿瘤进行研究。他们使用基因组图谱数据作为基线，比较了657个在世界各地实验室培养的癌细胞系(其中一些是几十年前建立的)、415个异种移植物、26个基因工程小鼠模型和131个类肿瘤细胞的RNA表达数据。

　　他指出，在研究中的一个例子中，来自PC3细胞系的前列腺癌细胞在基因上开始看起来更像膀胱癌。他说，也有可能细胞系最初被错误地标记，或者它实际上可能来自膀胱癌。但底线是，从遗传学的角度来看，前列腺癌细胞系并不能代表典型的前列腺癌患者的情况。

　　研究人员发现，使用0-1评分方法，细胞系与图谱数据的平均评分比对低于类肿瘤和异种移植物。

　　Cahan说，他和他的团队将增加额外的RNA测序数据，以提高CancerCellNet的可靠性。