腦轉(zhuǎn)移瘤是晚期實(shí)體瘤患者死亡的主要原因之一,約30%的患者會(huì)發(fā)生腦轉(zhuǎn)移,尤其常見于肺癌、乳腺癌、黑色素瘤等癌種。盡管手術(shù)、放療、免疫及靶向治療等手段不斷進(jìn)步,腦轉(zhuǎn)移患者的預(yù)后仍然普遍較差,生存期短。當(dāng)前,對(duì)腦轉(zhuǎn)移生物學(xué)機(jī)制的理解仍不充分,尤其缺乏跨癌種、高分辨率的腫瘤微環(huán)境系統(tǒng)性研究,這嚴(yán)重制約了有效治療策略的開發(fā)。
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2025年4月,北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心白凡教授、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院張弩教授等團(tuán)隊(duì)在Cancer Cell期刊上發(fā)表題為Pan-cancer human brain metastases atlas at single-cell resolution的研究論文。本文創(chuàng)新性地從跨癌種生態(tài)適應(yīng)角度,系統(tǒng)揭示了腦轉(zhuǎn)移在惡性細(xì)胞程序與免疫微環(huán)境上的共性規(guī)律,超越傳統(tǒng)上按癌種來源分類的范式。
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https://biopic.pku.edu.cn/zxpi/510943.htm
首先,為了研究驅(qū)動(dòng)不同癌癥腦轉(zhuǎn)移的共有細(xì)胞內(nèi)在機(jī)制,作者通過對(duì)大規(guī)模單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行無監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)分析,發(fā)現(xiàn)惡性細(xì)胞普遍獲得了一個(gè)保守的“神經(jīng)樣”元程序(MP9)。該程序不僅幫助腫瘤細(xì)胞適應(yīng)大腦特殊微環(huán)境,其部分特征在原發(fā)瘤中即已存在,提示一個(gè)具備腦定植潛能的細(xì)胞亞群在轉(zhuǎn)移前就已形成。此發(fā)現(xiàn)揭示了腦轉(zhuǎn)移的核心適應(yīng)性規(guī)律,并鑒定出如PLCG2等跨癌種的潛在治療靶點(diǎn)。
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在此基礎(chǔ)上,為系統(tǒng)解析腫瘤微環(huán)境的免疫調(diào)控并建立臨床適用的分型框架,作者進(jìn)一步開展研究。他們通過細(xì)胞互作分析發(fā)現(xiàn)NECTIN2-TIGIT是一個(gè)廣泛存在的免疫檢查點(diǎn)軸。之后作者進(jìn)一步對(duì)腫瘤微環(huán)境中所有細(xì)胞組分進(jìn)行聚類分析,發(fā)現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移可劃分為五種明確生態(tài)型:荒漠型(D型)以腫瘤細(xì)胞為主導(dǎo);淋巴富集型(L型)富含T/NK/B細(xì)胞;髓系富集型(M型)以髓系免疫細(xì)胞為主;基質(zhì)富集型(S型)富含成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞;平衡型(B型)各組分相對(duì)均衡。重要的是,這些生態(tài)型與特定癌癥類型、分子特征及臨床預(yù)后顯著相關(guān),如EGFR突變肺癌多呈M型而三陰性乳腺癌多為D型。因此,這一分類體系成功構(gòu)建連接微觀細(xì)胞特征與宏觀臨床表現(xiàn)的橋梁,為實(shí)施精準(zhǔn)治療提供關(guān)鍵依據(jù)。
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本研究通過構(gòu)建首個(gè)泛癌種腦轉(zhuǎn)移單細(xì)胞圖譜,系統(tǒng)揭示跨癌種的共性規(guī)律:惡性細(xì)胞通過獲得保守的神經(jīng)樣元程序適應(yīng)大腦微環(huán)境;同時(shí)腫瘤生態(tài)系統(tǒng)可劃分為五種具有明確臨床關(guān)聯(lián)的生態(tài)型。該發(fā)現(xiàn)突破傳統(tǒng)器官分類范式,為開發(fā)廣譜治療策略和實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分型診療提供了全新理論基礎(chǔ)。
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白凡教授團(tuán)隊(duì)研究方向:研究方向一:?jiǎn)渭?xì)胞基因測(cè)序技術(shù)應(yīng)用于癌癥病人外周血循環(huán)腫瘤細(xì)胞研究,深入探索癌癥轉(zhuǎn)移的分子生物學(xué)機(jī)制及通過循環(huán)腫瘤細(xì)胞測(cè)序進(jìn)行無創(chuàng)癌癥診斷、預(yù)后判斷、療效評(píng)價(jià)的臨床方法。研究方向二:大樣本基因測(cè)序研究癌癥發(fā)生、轉(zhuǎn)移機(jī)制。針對(duì)明確的臨床問題,采用基因測(cè)序手段研究中國(guó)人群高發(fā)癌癥的基因突變特征,發(fā)掘引起癌癥表型轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)事件。研究方向三:綜合使用基因測(cè)序、熒光成像手段研究細(xì)菌行為、致病性,抗生素殺菌原理和細(xì)菌抗藥、耐藥的分子機(jī)制。
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