细胞指纹可以提供癌症风险的早期预警

对于几乎所有疾病，年龄都是主要危险因素，癌症也不例外。在 25 岁至 65 岁之间，一个人患癌症的风险会飙升 4,000%。一项新的研究探索了与癌症和衰老相关的细胞中的“指纹”，以更好地了解研究人员是否可以在癌症发生之前预测谁面临癌症风险。

科学家们知道衰老与癌症之间存在联系，但对可能转化为疾病风险的衰老关键特征知之甚少。DNA 甲基化 (DNAm) 是一种生物过程，DNA 分子通过该过程对其附着的化学物质进行改变。先前的研究观察到细胞 DNAm 的变化对于衰老和癌症风险都很常见。现在，耶鲁大学领导的团队开发了细胞模型，可以分离与衰老和癌症相关的 DNAm 信号或指纹，称为 CellDRIFT，以更好地了解它如何驱动疾病。

通过对临床组织样本的分析，他们发现CellDRIFT在衰老组织、癌变组织，甚至从癌症患者身上采集的正常组织中呈升级趋势。这些发现提供了细胞内部发生的、最终导致癌症的看不见的进展步骤的更清晰的图景，并可能为早期检测该疾病铺平道路。该团队于 7 月 19 日在Science Advances上发表了研究结果。

“我们发现，我们可以将年龄量化为不仅仅是一个数字，”克里斯托弗·明特尔博士说，他是摩根·莱文博士实验室的这项研究的第一作者，现任耶鲁大学病理学兼职助理教授和首席研究员位于圣地亚哥科学研究所 Altos 实验室。

癌症不仅仅是由坏运气引起的吗?

2015 年《科学》杂志上发表的一项研究探讨了癌症风险与癌症组织类型之间的关系。特别是，作者希望了解癌症发病率较高是否可以用干细胞分裂率来解释。明特尔说：“他们对这样的想法很感兴趣，即我们的寿命越长，我们积累潜在‘厄运事件’的时间就越长，随着时间的推移，这些事件可能会成为结果的驱动因素。” 这些厄运事件——导致癌症风险的随机突变——很难预测或预防。这种意识形态在病理学界被称为“厄运假说”。

然而，进行这项新研究的耶鲁大学研究小组认为，一个人患癌症的风险不仅仅是运气不好。他们开始对研究可能导致癌症的可测量环境影响感兴趣，并帮助研究人员对癌症风险做出更明智的预测。

科学家模拟与衰老和癌症相关的细胞“指纹”

在 2022 年的一项研究中，该实验室探索了与衰老相关的 DNAm 变化。现在，在当前的研究中，该团队希望在之前的工作基础上找出如何对这些 DNAm 变化进行建模。首先，他们培养了来自大脑的人类细胞，称为星形胶质细胞。对于其中一些细胞，他们诱导了一种名为人类端粒酶逆转录酶(hTERT)的基因，该基因使细胞变得“永生”——换句话说，它们被操纵无限分裂，类似于肿瘤细胞。三个月来，他们从培养物中取出了一部分细胞，并从中提取了 DNA。然后，他们使用从头计算训练平台量化 DNAm 信号并识别出一种特定的指纹 CellDRIFT，该指纹随着年龄的增长而显着增加。

CellDRIFT 与癌症患者较差的预后相关

接下来，该团队使用临床组织来研究 CellDRIFT 与癌症结果之间的关系。通过分析甲状腺、乳腺、肺、胰腺和结肠组织，他们发现与健康对照组织相比，癌组织的 CellDRIFT 有所增加。然后，利用乳腺癌队列的数据，他们还发现了信号与生存之间的显着关系，将 CellDRIFT 与较差的健康结果相关联，并可能帮助研究人员预测特定癌症的侵袭性。

此外，研究人员对乳腺癌患者距肿瘤约三厘米的健康组织进行了活检。有趣的是，即使在健康组织中，他们也发现与健康患者的对照组织相比，CellDRIFT 有所增加。明特尔说：“这给了我们一些希望，我们或许可以在疾病发生之前检测出一定程度的风险。”

最后，该团队从四名死后患者捐赠者那里收集了 29 种组织类型，以更好地了解样本中 CellDRIFT 的变化。他们发现 CellDRIFT、癌症发病率和干细胞分裂率之间存在显着相关性。“我们能够为 2015 年的研究添加背景信息，该研究提出不同的组织类型具有不同的癌症风险，”Minteer 说。“我们能够证明，癌症风险不仅仅是干细胞突变的随机变异。”

研究人员希望这项研究能够帮助科学家更好地了解如何延缓与衰老相关的慢性疾病(例如癌症)的发生，并帮助人们活得更长久、更健康。

其他共同作者包括耶鲁大学癌症中心成员Lajos Pusztai，医学博士、哲学博士、医学教授(肿瘤医学);Mark Gerstein 博士， Albert L. Williams 生物医学信息学教授，分子生物物理学和生物化学、计算机科学以及统计和数据科学教授。