脑转移是癌症相关死亡的最常见原因之一，并且在晚期黑色素瘤患者中非常常见。尽管新的免疫疗法对一些黑色素瘤脑转移患者有效，但对于黑色素瘤扩散到大脑的原因以及对许多疗法的反应率较低的原因知之甚少。
哥伦比亚研究人员现已完成对黑色素瘤脑转移瘤内细胞的最全面研究之一，揭示了可能刺激新一代疗法发展的细节。
“脑转移在黑色素瘤患者中极为常见，但我们对潜在的生物学只有初步的了解，”研究负责人、哥伦比亚大学瓦格洛斯内科医学院医学助理教授 Benjamin Izar 博士说。外科医生。“我们的研究为我们提供了对这些肿瘤的基因组学、免疫学和空间组织的新见解，并为进一步发现和治疗探索奠定了基础。”
研究结果在线发表在《细胞》杂志上。
创新方法可进行更深入的分析
为了开始了解黑色素瘤脑转移为何逃避目前的治疗，Izar 和他的团队需要发明新技术来对冷冻脑样本进行单细胞遗传分析。
“此类研究通常在新鲜脑样本上进行，这些样本供不应求，极大地限制了可以分析的肿瘤数量。相比之下，我们的组织库中有许多冷冻黑色素瘤样本，”Izar 说。
“这项创新还使我们能够分析未经治疗的患者的组织，让我们在治疗改变之前了解肿瘤的生物学及其微环境。”
治疗靶点揭晓
对于数十名黑色素瘤患者的转移性肿瘤，Izar 和他的同事分析了在超过 100,000 个单个细胞中表达的基因。
分析表明，黑色素瘤脑转移瘤比身体其他部位的黑色素瘤转移瘤更不稳定。
“染色体不稳定性是大染色体片段的永久获得和丢失;这个过程会触发信号通路，使细胞更有可能扩散并能够更好地抑制身体的免疫反应，”医学博士、分子博士后研究员 Johannes C. Melms 说。 Izar 实验室和该研究的第一作者之一。
这些途径可能是重要的治疗靶点。“几种降低染色体不稳定性的实验性药物将很快在人体中进行测试，”梅尔姆斯说。“我们现在有理由在脑部黑色素瘤转移患者中评估这些药物。”
躲避免疫系统
研究人员还发现了黑色素瘤脑转移的另外两个特征，这可能有助于将细胞隐藏在患者免疫系统之外。研究人员发现，转移灶以促进癌症生长的方式改变了肿瘤微环境中的免疫细胞，特别是巨噬细胞和 T 细胞。他们发现这些细胞在大脑内呈现出一种类似神经元的状态。
“这些变化有可能帮助肿瘤细胞在新环境中适应和生存，同时避免随之而来的免疫反应，”Izar 实验室的计算博士后研究员、该研究的第一作者之一 Jana Biermann 博士说。
第一次空间分析
最后，研究人员能够对黑色素瘤脑转移进行首次空间分析，通过分析和拼凑对多个肿瘤切片的分析，就像 CT 扫描仪创建 3D 图像的方式一样。
“事实证明，就代谢和免疫途径而言，从一个肿瘤到另一个肿瘤，甚至在给定的肿瘤内，存在相当多的地理差异，”Izar 说。
“我们才刚刚开始了解如何考虑空间变异性，但很明显，这将是增加肿瘤对新疗法产生完全反应的机会的关键。”
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