马萨诸塞州剑桥市-随着癌细胞的进化，它们的许多基因变得过度活跃，而另一些则被拒绝。这些遗传改变可以帮助肿瘤失去控制，变得更具侵略性，适应不断变化的状况，并最终导致肿瘤转移并扩散到身体的其他部位。
麻省理工学院和哈佛大学的研究人员现在已经规划出了另一层控制该进化的控制层-“染色质”的一系列结构变化，“染色质”是构成细胞染色体的蛋白质，DNA和RNA的混合物。在对小鼠肺部肿瘤的研究中，研究人员确定了11种染色质状态(也称为表观基因组状态)，癌细胞可以随着它们变得更具侵略性而通过。
麻省理工学院的博士后，这项研究的主要作者林赛·拉法夫说：“这项工作提供了使用单细胞表观基因组数据全面表征调节癌症中肿瘤进化的基因的第一个例子。”
此外，研究人员表明，他们在更具侵略性的肿瘤细胞状态中发现的关键分子也与人类肺癌的更晚期形式有关，并且可以用作预测患者预后的生物标记。
麻省理工学院科赫综合癌症研究所所长Tyler Jacks和哈佛大学干细胞与再生生物学助理教授Jason Buenrostro是这项研究的资深作者，该研究今天发表在《癌症细胞》上。
表观基因控制
当细胞的基因组包含其所有遗传物质时，表观基因组在确定这些基因中的哪些将被表达中起着至关重要的作用。每个细胞的基因组都有表观基因组修饰-附着于DNA但不会改变其序列的蛋白质和化学化合物。这些修饰因细胞类型而异，影响基因的可及性，例如有助于使肺细胞不同于神经元。
人们还认为表观基因组变化会影响癌症的进展。在这项研究中，麻省理工学院/哈佛大学的团队着手分析随着小鼠肺部肿瘤的发展而发生的表观基因组变化。他们研究了一种小鼠肺腺癌模型，该模型是由两个特定的基因突变产生的，并概括了人类肺部肿瘤的发展。
研究人员使用Buenrostro先前开发的用于单细胞表观基因组分析的新技术，分析了随着肿瘤细胞从早期阶段发展到更具侵略性的阶段而发生的表观基因组变化。他们还检查了转移到肺部以外的肿瘤细胞。
根据表观基因组改变的位置和染色质的密度，该分析揭示了11种不同的染色质状态。在单个肿瘤中，可能存在来自所有11个州的细胞，这表明癌细胞可以遵循不同的进化途径。
对于每种状态，研究人员还确定了称为转录因子的基因调节剂与染色体结合的位置的相应变化。当转录因子结合到基因的启动子区域时，它们会启动该基因向信使RNA的复制，从而基本上控制哪些基因是活跃的。染色质修饰可以使基因启动子或多或少地接近转录因子。
LaFave说：“如果染色质是开放的，那么转录因子可以结合并激活特定的基因程序。”“我们试图了解那些转录因子网络，然后了解它们的下游目标是什么。”
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