研究肿瘤转移的小伙伴必须知道的肿瘤细胞系转移规律
你知道吗？90%的癌症患者最终死亡却并非癌症本身，而是癌症的转移！尽管大多数癌症患者接受了治疗，但他们的肿瘤却仍然在继续增长，你以为这些肿瘤可以在任何地方生存，可以转移到身体各处吗？事实并非如此。研究癌细胞的转移，对控制和治疗肿瘤是至关重要的。
来自 Broad 研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）的资深科学家金鑫团队利用DNA条形码技术，将500多个人类癌细胞系转移相关的特征整合在一起，创建了癌症转移图谱（Metastasis Map, MetMap），这是有史以来第一个关于不同癌症如何扩散的图谱，这个新发现有助于科学家掌握部分癌症转移规律，为针对性癌症治疗提供了可靠的支持。论文《A metastasis map of human cancer cell lines》发表在《Nature》上。
该项研究荣登新一期《Nature》封面
摘要：大多数癌症死亡的原因是转移，但由于体内模型的复杂性，大规模转移研究一直不切实际。在这里，我们介绍了一种体内条形码策略，该策略能够在小鼠异种移植物中大规模确定人类癌症细胞系的转移潜能。我们验证了该方法的稳健性、可扩展性和再现性，并将其应用于跨越21种实体瘤的500个细胞系。我们创建了第一代转移图（MetMap），该图揭示了器官特异性转移模式，使这些模式与临床和基因组特征相关联。我们通过研究可转移到大脑的乳腺癌的分子基础来证明MetMap的效用，这是此类癌症患者死亡的主要原因。能够转移到大脑的乳腺癌显示出脂质代谢改变的证据。这些细胞中脂质代谢的紊乱抑制了脑转移的发展，这表明了一种对抗该疾病的治疗策略，并证明了MetMap作为支持转移研究的资源的效用。
首个癌细胞转移图谱可靠吗？
为了验证在动物模型体内检测大规模人类癌细胞的转移可行性，金鑫团队首先用DNA条形码技术对500个来自人体的癌细胞株进行了标记，使它们能够识别和跟踪癌细胞，这些癌细胞株囊括了21种癌症。
研究人员将500个细胞株放在一起，想要看看会发生什么。就这样，一次高通量的癌细胞转移动物模型实验开始了。这些癌细胞转移图谱就像一朵朵形状不规则的花，五片花瓣的长短分别代表着癌细胞向脑、肺、肝、肾、骨转移的潜力，给人非常清晰、直观的感觉。
花瓣图显示21个基底样乳腺癌细胞系的转移模式
这些数据可以帮助科学家们发现一些新的细节，比如什么驱动癌细胞转移，为什么某些癌症比其它癌症扩散得更厉害，以及用哪些抗癌药物可以潜在地减缓或阻断癌细胞的扩散。
然后，研究人员将不同组合的细胞系通过血液注射到小鼠的循环系统中，对癌细胞的扩散进行了监测。五周后，他们收集了来自小鼠大脑、肺、肝、肾和骨骼的样本，通过深度测序的方式来测量每个器官上有多少DNA条形码，来确定这些癌细胞系分别转移到了哪些器官上。
实验流程
研究人员发现，在500多个细胞系中有超过200个细胞系存活下来并在小鼠体内转移。他们确定了与肿瘤扩散有关的关键特征，包括肿瘤类型、起源部位和细胞来源患者的年龄。于是，研究人员利用这些信息生成了MetMap ，以及能够显示每个癌细胞株转移潜能的交互式图表。
为测试 MetMap 数据集的稳健性，他们还做了另外一组实验，这组实验分为了 5 个细胞池，每个池中包含25个细胞系，将它们分别注入5只小鼠中监测癌细胞转移情况。
基于上述实验，研究人员绘制了MetMap500和MetMap125
他们同样改变了细胞数量、小鼠年龄和队列大小，以确定这些参数是否会对结果有影响。最终发现，尽管实验条件不同，仍观察到转移潜能之间存在很强的相关性，这表明该方法是非常可靠的。
在不同实验条件，癌细胞转移潜能之间仍存在很强的相关性
为了确定 MetMap 是否反映了人类癌症的转移模式，该团队还分析了细胞系的临床注释，发现与肿瘤谱系、细胞系来源部位（原发性肿瘤与转移性肿瘤）和患者年龄之间存在统计学上的显著相关性。
正如他们预期的那样，转移潜能与性别或种族之间没有关联，而与某些特定类型的肿瘤有关，比如黑色素瘤和胰腺癌，它们就很容易在病人体内发生转移。值得注意的是，脑肿瘤的细胞系通常是非转移的，这也反映了它们不进行血液扩散的倾向。
为了更深入的显示数据的价值，研究人员还进行了乳腺癌的研究，MetMap 显示部分乳腺癌会扩散到大脑。他们将这些细胞系的基因组与非转移性乳腺癌的基因组进行了比较，并指出了促进癌细胞向大脑扩散的一些特征。
基底样乳腺癌中脂质代谢状态的改变与脑转移潜能相关
研究人员指出，乳腺癌细胞脂质代谢的关键变化使它们能够在大脑的微环境中存活，这表明未来的治疗可能会通过中断脂质代谢，来减缓这种转移，这无疑为治疗乳腺癌提供了策略，而且许多研究也强调了脂质代谢在癌症中的重要性，与该项研究不谋而合，这也证明了癌细胞生长和组织微环境之间复杂的相互作用。
癌细胞是如何转移的？
在转移过程中，癌细胞从最初形成的地方(原发癌)分离出来，通过血液或淋巴系统，在身体的其他部位形成新的肿瘤(转移性肿瘤)。转移性肿瘤与原发肿瘤是同一类型的肿瘤。图自National Cancer Institute
癌细胞喜欢转移向哪个部位？
研究发现，癌细胞的转移一般都会转移到特定的目的地，而不会影响到其他的器官，也被称为“器官亲和性”。比如乳腺癌会容易转移到所属的淋巴结或肺和肝，前列腺癌会转移到骨、脊柱等；胃癌会转移到所属淋巴结，对胃壁造成侵犯，肺癌细胞还会转移到脑部。
常见的癌症转移主要有骨转移、肝转移、脑转移、肺转移、淋巴结转移、恶性胸水、恶性腹水等，不少癌症患者是因为转移行为才发现原发灶的，而且还有一部分检查也无法确认原发灶。
肿瘤容易转移的部位通常来源于这些原发灶：
各部位转移瘤主要来自哪里？
1. 颈部淋巴结转移主要见于头颈部肿瘤、甲状腺肿瘤、颈段食管癌、支气管肺癌等。
2. 锁骨上淋巴结转移多源于乳腺癌、肺癌、胃肠道癌、食道癌和宫颈癌。
3. 腋窝淋巴结转移排除淋巴瘤的情况下，主要是乳腺癌转移，其次是肺癌、胃肠道癌转移。
4. 腹股沟淋巴结转移源自肛门癌、直肠癌、前列腺癌、女性外阴部癌和男性睾丸癌。
5. 脑转移源自肺癌、乳腺癌、肾癌以及少见的甲状腺和头部肿瘤。
6. 肺转移源自乳腺癌、卵巢癌、肾癌、胃肠道癌、骨癌及肺癌。
7. 肝转移源自胃肠道癌、胰腺癌、乳腺癌以及肺癌等。
8. 皮肤转移源自乳腺癌、肺癌（尤其是小细胞肺癌）及胃肠道癌。
9. 骨转移源自乳腺癌、肺癌、肾癌、前列腺癌、甲状腺癌多见。
10. 恶性腹腔积液源自卵巢癌、胰腺癌、胃癌及结肠癌。
癌细胞转移本就是一项很微妙又很复杂的过程，但其研究价值却是非常重大，从更微观的层面了解转移机制，才能找到更可靠的科学治疗方式。相信随着科学的不断深入，我们终将对癌症更了解，知己知彼方能百战不殆，攻克癌症一定会有所成效。
虽然被戏谑地称为生物科研狗，但我们可不能真的累成狗！我们得学会如何查找哪些细胞系更容易转移到我们所期望的器官上！答案就在这个MetMap网站里，网址是：https://depmap.org/metmap/vis-app/index.html，选择细胞系时，注意看图注哦！
参考资料：
1.A metastasis map of human cancer cell lines. Xin Jin, Zelalem Demere, Karthik Nair, Ahmed Ali, Gino B. Ferraro, Ted Natoli, Amy Deik, Lia Petronio, Andrew A. Tang, Cong Zhu, Li Wang, Danny Rosenberg, Vamsi Mangena, Jennifer Roth, Kwanghun Chung, Rakesh K. Jain, Clary B. Clish, Matthew G. Vander Heiden & Todd R. Golub .Nature.09 December 2020
2.癌症转移，癌细胞最容易转移至哪些部位？公众号-肿瘤
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