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抗癌挑战系列又出一篇:创建癌症“谷歌全景图”!

2016/01/25 来源:生物探索
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导读
科学家希望构建癌症的“谷歌全景图”(Google Street View),实现对癌症精准的预测和治疗工作。这一构想于2015年被列入英国癌症研究中心启动的抗癌“七大挑战”之中。


智能手机基本软件除了聊天、视频、购物、阅读等娱乐、工作之外,百度地图、谷歌地图似乎也成了必不可少的智能APP。通过地图检索,我们能够轻松辨识所处位置,获取目的地方位、距离和路线。

现在,科学家把类似的思路转移至癌症上,通过构建癌症的“谷歌全景图”(Google Street View),实现对癌症精准的预测和治疗工作。这一构想于2015年被列入英国癌症研究中心启动的抗癌“七大挑战”之中。科学家希望通过构建肿瘤3D地图,从分子和细胞水平共同研究癌症。

“全景图”:从细胞到分子,绘制肿瘤微环境

一个成型的肿瘤相当于一个复杂的器官。它不仅由肿瘤细胞组成,还包括基质细胞,炎症细胞,脉管系统和细胞外基质(ECM),所有这些构成一个生态系统,称为肿瘤微环境。其中血管作为进入肿瘤的道路,给肿瘤生长提供营养,甚至是癌细胞逃生以及扩散的路线。

过去的研究只是针对这一系统的某些组件,常常遗漏重要的信息。例如通过研究癌变细胞,科学家可以针对性地找到突变基因,但是这一病变因子并不能完全揭示细胞癌变的机理。

多年来,研究人员借助显微、超声等成像技术获取癌变组织图像,通过活检等分析手段挽救病变因子,致力于癌症的诊断和治疗。但是,我们知道肿瘤的位置和边界,却不知道里面的结构,也不清楚“坏细胞”如何影响正常组织。


为了更好的了解肿瘤,科学家提出构建癌症“全息图”的挑战。这个特殊的“地图”将包含肿瘤的位置、内部细胞结构、癌变细胞与外界的联系、基因组信息变化。

随着成像技术的发展,我们已经可以获取肿瘤特定区域的高分辨率图像,为切除手术或者放疗等治疗提供了精准的定位。同时,生物分子技术的进步让科学家得以验证细胞内蛋白质、DNA之间或者内部是否存在互作,为癌变机制的揭示提供可能。

从肿瘤边界到细胞内部结构,我们可以搭建出肿瘤的“全景图”。但是,类似于地图缩放一样,我们需要把宏观和微观联系起来,这是一个重要挑战,涉及到大数据的处理。每一个肿瘤都配备一套基因组数据,包括了每个癌变细胞、周边正常细胞。科学家需要分析这些癌变细胞基因差异,以及癌变细胞与正常细胞之间的基因差异。

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