Cell提出新见解：最全面的黑色素瘤脑转移细胞研究

脑转移是癌症相关死亡的最常见原因之一，在晚期黑色素瘤患者中非常常见。虽然新的免疫疗法对一些黑素瘤脑转移患者有效，但黑素瘤向脑转移的原因和许多疗法的低反应率尚不清楚。

哥伦比亚大学的研究人员已经完成了一项最全面的黑素瘤脑转移细胞研究，揭示了可能刺激新一代治疗方法发展的细节。

“脑转移在黑素瘤患者中极为常见，但我们对其生物学基础仅有初步了解，”研究负责人本杰明·伊扎尔(Benjamin Izar)说，他是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院的医学助理教授、医学博士和博士。“我们的研究让我们对这些肿瘤的基因组学、免疫学和空间组织有了新的见解，并为进一步发现和治疗探索奠定了基础。”

这项研究结果发表在《细胞》杂志上。

为了理解为什么黑色素瘤脑转移能逃避目前的治疗，Izar和他的团队需要发明新的技术来对冷冻的大脑样本进行单细胞基因分析。

“这类研究通常是在新鲜的大脑样本上进行的，而这些样本供应短缺，这极大地限制了可以分析的肿瘤数量。相比之下，我们的组织库中有许多冷冻的黑色素瘤样本，”Izar说。

“这项创新也让我们能够分析未接受治疗的患者的组织，让我们看到肿瘤的生物学特性及其微环境，在它们被治疗改变之前。”

Izar和他的同事分析了数十名黑色素瘤患者的转移性肿瘤，分析了10万多个单个细胞中表达的基因。

分析显示，黑素瘤脑转移瘤比身体其他部位的黑素瘤转移瘤的染色体更不稳定。

“染色体不稳定性是指大的染色体片段的永久的获得和丢失;这一过程触发了信号通路，使细胞更容易扩散，并能更好地抑制身体的免疫反应”。

这些途径可能是重要的治疗靶点。“几种降低染色体不稳定性的实验性药物将很快在人类身上进行测试。我们现在有了一个合理的理由来评估这些药物对大脑中有黑色素瘤转移的患者的疗效。”

研究人员还发现了黑色素瘤脑转移瘤的另外两个特征，这些特征可能有助于将细胞隐藏起来，使患者的免疫系统无法发现这些细胞。研究人员发现，在肿瘤微环境中，转移改变了免疫细胞，特别是巨噬细胞和T细胞，以促进癌症生长的方式。他们发现，这些细胞在大脑内部采用了一种类似神经元的状态。

“有可能这些变化帮助肿瘤细胞在新的环境中适应和生存，同时避免随之而来的免疫反应，”Jana Biermann博士说，他是伊扎尔实验室的计算博士后，也是这项研究的第一作者之一。

最后，研究人员能够对黑色素瘤脑转移瘤进行首次空间分析，通过分析和拼凑多个肿瘤切片的分析，就像CT扫描仪生成三维图像一样。

Izar说:“事实证明，在代谢和免疫途径方面，从一个肿瘤到下一个肿瘤，甚至在一个给定的肿瘤中，存在相当多的地理差异。”

“我们刚刚开始理解如何考虑空间变异性，但很明显，这将是增加肿瘤对新疗法完全反应机会的关键。”

Dissecting the treatment-naïve ecosystem of human melanoma brain metastasis