近日，一篇发表在国际顶级期刊《Nature》上的题为“Temporal recording of mammalian development and precancer”的研究报告中，来自范德堡大学等机构的科学家们通过深入研究，为理解并预测癌前病变和癌症之间的自然过渡状态奠定了基础。研究发现，结直肠癌可能并非由单个细胞引起，而是由肠道上皮组织中的多个正常细胞共同导致的。这一发现为将这种方法扩展到记录细胞活性的其他方面，如信号事件发生的时间等，奠定了基础。
研究背景
尽管只有极低比例的癌前病变会进展到癌症，但目前唯一能预测结直肠癌的指标是结肠息肉的尺寸，即会发生癌变的结肠细胞小团块。为了更准确地预测和理解这一过程，研究人员开发出了一种精确的分子时钟，能够在单细胞分辨率下记录细胞事件的时间。
研究方法
1. **基因条形码技术**：
研究人员利用CRISPR平台创建了一种“基因条形码”方法，用于记录体内细胞事件和克隆性的时间。这种方法在小鼠模型和患者机体细胞衍生的模型中进行了测试。
2. **多组学图谱数据集**：
利用范德堡大学医学中心的强大患者资源以及人类肿瘤图谱网络，研究人员收集了迄今为止关于人类散发性息肉最大的多组学图谱数据集。
研究结果
1. **结直肠癌的多细胞起源**：
研究发现，结直肠癌可能起源于多个健康细胞中发生的独立突变事件，而不是单一细胞。这与传统的单细胞起源理论有所不同。
2. **癌前病变到癌症的进展**：
研究人员指出，癌症从早期癌前阶段携带遗传不同的细胞（多克隆组成）转变为晚期阶段的遗传相同细胞（单克隆组成）。理解这一过程有助于更好地预测从癌前病变到癌症的进展。
3. **多模式框架**：
本文提出了一个多模式框架，将合成性或自然不可去除的遗传变化与单细胞分析结合起来，为进行体内记录奠定了基础。这一框架有助于探索哺乳动物系统发育和肿瘤发生的起源和时间。
研究意义
1. **预测和预防**：
通过更准确地记录细胞事件的时间，研究人员可以更好地预测哪些癌前病变可能会进展为癌症，从而采取更有效的预防措施。
2. **治疗策略**：
了解癌症的多细胞起源和进展过程，有助于开发新的治疗策略，特别是在早期阶段干预，防止癌前病变发展成癌症。
3. **再生医学**：
研究人员正在应用这种方法，通过识别具有干细胞潜能的新细胞群体来更好地理解再生过程中的克隆动力学，这为再生医学的发展提供了新的方向。
研究团队
研究的主要作者包括范德堡大学的Ken Lau、Coffey、Mark Magnuson和Qi Liu等。他们强调，这一项目的成功离不开团队的合作和资源支持。
综上所述，这项研究不仅为理解结直肠癌的起源和发展提供了新的视角，还为未来的研究和临床应用开辟了新的路径。
