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结直肠癌（CRC）异质性影响疾病预后和治疗效果，其空间组织研究较少。研究人员通过量化克隆扩散开展相关研究，发现克隆扩散与上皮 - 间质转化（EMT）等相关，且特定基因签名可预测预后，为 CRC 治疗提供新方向。
在癌症的神秘世界里，结直肠癌（CRC）是个极为棘手的 “大反派”，它是全球范围内常见且致命的癌症之一，每年都无情地夺走许多人的生命。癌症的异质性是导致治疗困难的关键因素，就像一个隐藏在暗处的 “帮凶”，让肿瘤细胞变得各不相同，有的对治疗药物产生抗性，有的则不断扩散，使得病情难以控制。尽管科学家们在探索癌症异质性的基因组和表观遗传特征方面取得了不少进展，但对于肿瘤内不同克隆亚群的空间组织所起的作用，却知之甚少。
为了揭开这个谜团，来自阿姆斯特丹大学医学中心（Amsterdam UMC）等机构的研究人员勇敢地踏上了探索之旅。他们开展了一项关于克隆扩散与结直肠癌关系的研究，旨在弄清楚克隆扩散在肿瘤发展中的真正角色，以及它与肿瘤异质性和患者预后之间的联系。这项研究成果发表在《iScience》杂志上，为我们认识结直肠癌打开了新的大门。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是荧光细胞条形码技术，通过给细胞贴上不同颜色的荧光 “标签”，就像给细胞穿上了彩色的衣服，方便在显微镜下追踪和区分不同的克隆细胞。他们构建了多种结直肠癌的体外和体内模型，还使用了生物信息学分析，对大量的数据进行处理和解读，从基因表达数据中挖掘与克隆扩散相关的信息 。
研究结果主要分为以下几个方面：
- 荧光标记细胞系的构建与特性：研究人员利用改良的慢病毒基因本体（LeGO）光学标签融合人核定位信号（NLS），构建了 13 种荧光标记的 CRC 细胞系。这些细胞系被分选成 6 种不同颜色组合的等基因群体，为后续研究克隆行为奠定了基础。
- 体外克隆扩散与关键过程和信号通路的关联：将标记细胞系接种于 96 孔板培养并成像，通过图像分析计算扩散分数。结果显示不同细胞系的克隆扩散程度各异，且扩散分数与细胞增殖率无关。进一步研究发现，扩散分数与上皮 - 间质转化（EMT）、血管生成和 Hedgehog 等关键过程和信号通路呈正相关 。
- 体内模型中克隆扩散的特性：在皮下 CRC 小鼠模型中，研究人员发现不同细胞系在体内的克隆混合程度也有所不同，且体内扩散分数同样与血管生成、EMT 等过程及相关信号通路相关 。这表明扩散分数可用于评估 CRC 细胞的混合情况，且在体内外环境中都与癌症进展相关信号通路存在联系。
- 扩散基因签名的确定及特性：通过关联基因表达数据和扩散分数，研究人员确定了一个由 5 个基因（MYH9、ZFPL1、TEKT2、PLPP3 和 FIBIN）组成的扩散基因签名。该签名与 EMT、血管生成及 TGF-β、Hedgehog 和 Notch 信号通路密切相关，且在 CMS4 亚型细胞系中表达更高 。
- 扩散基因签名与临床结果的关联：分析多个 CRC 患者数据集发现，扩散基因签名在癌组织中表达升高，且与拷贝数异质性（CNH）相关。高表达扩散基因签名的患者总体生存率、无复发生存率和无疾病复发生存率较低，该签名还能在 CMS4 亚组中进一步区分预后。
研究结论和讨论部分指出，克隆扩散具有细胞系特异性，且与癌症进展的关键信号通路相关。扩散基因签名的发现为预测 CRC 的侵袭性和患者预后提供了有力工具，揭示了克隆扩散能力与肿瘤内遗传异质性的关系 。这一研究成果意义重大，为开发针对高克隆扩散相关通路的靶向治疗提供了理论依据，有望改善 CRC 患者的预后和治疗策略。不过，该研究也存在一定局限性，如使用的细胞系数量有限，相关机制尚待进一步研究，扩散基因签名的临床应用还需在更大队列中验证 。但总体而言，这项研究为结直肠癌的研究和治疗开辟了新的方向，激励着科研人员继续深入探索，为攻克结直肠癌这个难题带来了新的希望。
