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作者：Cathy

導言：腫瘤內細胞的進化遵循自然選擇的原理，同一個細胞系內，細胞特徵的多樣性直接導致細胞存活和分裂能力的差異，從而可以選擇出最適合在惡性環境下生存的細胞。

細胞不斷變異，新的細胞特徵不斷產生，使癌症發展出在新的組織環境中生長的能力，並對抗癌藥物產生耐藥性。癌細胞系中細胞特徵的多樣性可以通過許多充分表徵的機制來產生，包括小片段突變、缺失、大片段DNA的獲得和重組，以及非遺傳性突變。

同時，科學家們普遍認爲，腫瘤細胞缺乏無性重組，或是在不同細胞間交換和重組遺傳物質的能力。但是，在《自然生態與進化》上發表的一篇新文章中，莫菲特癌症中心的研究人員證明了這種觀念是錯誤的，癌細胞能夠通過細胞融合來彼此交換和重組遺傳物質。

無性重組

爲什麼無性重組很重要？由於許多隨機突變對細胞是不利的，因此隨着時間的推移，突變負擔會降低細胞適應性。通過無性重組進行遺傳物質的交換和改組，使細胞系能夠探索積累在不同克隆譜系中的突變的組合，發現有利的突變組合，同時還能將有利突變與不利的突變分離。因此，無性重組可以使細胞系更快地適應新環境，避免退化。

以前許多研究小組已經描述了涉及癌細胞的自發細胞融合。但是，大多數研究人員專注於癌細胞與非癌細胞的融合：癌細胞可以獲取其非癌性融合細胞的重要細胞特徵，例如增加的遷移至其他位置的能力，從而使這些雜交癌細胞具有即時而特異性的特性。另一個重要的研究領域表明，由病毒引起的兩個非癌細胞之間的融合可能會觸發癌症。然而，由於自發性細胞融合相對較少見，並且由於由兩種癌細胞融合形成的雜交細胞相對於其非雜交對等細胞沒有顯著的優勢，因此癌細胞之間的融合由於很少見，無關緊要而被大多數人忽視。

癌細胞間的自發性融合

然而，在這項研究中，莫菲特癌症中心的研究人員更加仔細地研究遺傳上不同的癌細胞之間融合的後果。

他們首先檢測利癌細胞彼此融合的頻率，用紅色或綠色熒光標記物標記癌細胞，並對那些同時顯示出紅色和綠色的融合細胞進行計數。儘管這些雙陽性細胞相對較少，但研究人員檢測的大多數癌細胞系中都記錄了細胞融合的發生。

重要的是，研究人員在實驗性腫瘤中也觀察到了雙陽性細胞，這種腫瘤是通過植入帶有單個標記的腫瘤細胞而形成的。平均來看，這些融合細胞最初比正常的親本細胞適應性差，但是後來這些融合細胞的分裂與轉移能力超過了親本細胞。

遺傳多樣性的放大

接下來，他們研究了融合細胞的基因組發生了什麼變化。最初，細胞融合產生了包含兩個親本的所有DNA信息的細胞。然而，融合細胞似乎沒有將基因組保留在親本特異性染色體內，而是對它們進行了重組。

隨着融合細胞分裂，它們會隨機丟失一些額外的DNA。這種重組以及DNA的明顯隨機丟失產生了顯著的多樣化。最終，同一融合細胞也會產生遺傳信息不同的子代。這些結果與先前報道的某些致病性酵母菌的無性重組機制非常相似。

最後，研究人員使用計算機模擬，使用實驗研究中觀察到的定量參數，比較了有和沒有融合介導的重組時癌細胞系進化的能力。他們發現，在存在細胞融合的情況下，即使實驗觀察到的融合率較低，計算機模擬相應細胞系的進化也要快得多。細胞融合的影響在突變率最高的癌症模型中最強，因爲細胞融合介導的重組會放大由突變產生的多樣性。

莫菲特癌症生理學系成員Andriy Marusyk博士解釋說：“鑑於這項研究記錄了人類惡性腫瘤中的自發性細胞融合，我們假設我們的結果挑戰了癌症是嚴格無性的觀念，並且我們可能需要對自發性細胞融合的臨牀相關性進行進一步的研究。”

參考資料：

【1】https://medicalxpress.com/news/2021-01-spontaneous-cell-fusions-amplify-genetic.html

【2】https://www.nature.com/articles/s41559-020-01367-y

【我的2020】復旦大學附屬中山醫院程蕾蕾主任醫師：完美將“醫學創新轉化、服務心臟病患者、醫學科普”貫徹落實