融合基因和细胞肿瘤与他们如何出现在医学图像的分析可以给医生和其他癌症治疗专家的新见解，如何较好地治疗病人,特别是那些与脑癌,根据由平动基因组学研究院(TGen)一项新的研究。
这项研究发表在科学期刊《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)上，它表明，肿瘤微环境——基本上是肿瘤内部和周围的所有细胞——在癌症的发展和生长中扮演着一个被广泛研究的角色。
本研究是基因测序、单细胞分析和高分辨率医学成像之间的桥梁。我们相信，我们可以为医生、肿瘤学家、放射科医生、外科医生和其他人提供及时的信息，告诉他们如何较好地治疗每位患者的癌症。”
脑癌患者尤其需要这种分析，因为快速增长的肿瘤是较难诊断、治疗、切除和监测的肿瘤之一。由于脑瘤是如何渗透到周围的健康脑组织的，外科医生很难在不造成病人的记忆和功能的潜在灾难性损害的情况下切除所有的肿瘤。此外，由于大脑周围有一圈保护大脑的微小血管基质，只有较小的分子才能进入，从而限制了能够帮助缩小脑瘤的药物种类。
更困难的是，每个病人的脑瘤细胞都是不同的。甚至肿瘤内的单个癌细胞也会发生变化。
该研究称:“不同的细胞组成和细胞间的相互作用还没有被很好的描述。”
为了更好地了解这些癌症，研究人员和其他人使用核磁共振成像(MRI)将脑癌细胞的遗传和蛋白质指纹与这些细胞及其周围细胞的外观联系起来。
DNA分析无成像的缺点
目前，为了在分子水平上表征肿瘤，科学家们通常会从活组织切片中研磨许多细胞，并提取DNA、RNA和其他基因组材料，以便对肿瘤进行测序，研究人员可以判断哪些基因或哪些基因可能会导致癌症。但他们无法判断这些癌细胞是如何与附近的其他细胞相互作用的。空间和细胞环境丢失了。
即使是单细胞测序的新革命也让研究人员无从得知他们分析的单个病变细胞的邻近细胞是什么。
“MRI的分辨率无法‘看到’单个细胞的差异。但是我们能够找到基因和细胞变化之间相互关系的证据。我们可以在医学图像上看到脑癌肿瘤特定基因改变的后果，”研究人员说。
这类信息可能会帮助外科医生决定需要切除多少组织才能取出肿瘤，放射科医生治疗癌症的剂量和频率，以及在不同的时间点适合每个病人的具体药物。
它可以帮助回答其他问题。例如:肿瘤是如何浸润邻近组织的?它是如何干扰人体免疫系统的?它是如何生成新的邻近血管以获得大量营养来保持生长的呢?
使用荧光标记来识别生物标记
帮助回答这些问题,TGen合作调查人员在通用电气公司全球研究中心部署一个新颖的成像工具,他们过去十年发展与通用电气医疗集团一起,被称为“细胞潜水?”或多路复用免疫荧光成像(MxIF),用于反复与抗体与荧光染料染色肿瘤样本。在反复的染色和成像过程中，该方法允许在单个样本中对60多个细胞标志物进行细胞水平定量。
在这项研究中，研究人员分析了超过10万个脑瘤病例的细胞，使用MxIF来揭示基于IDH1基因突变的两种脑瘤之间的差异。
“使用这个平台,我们可以想象和分析各种细胞类型和细胞状态存在于肿瘤组织,以及他们如何相互作用及其微环境,“研究人员说。
“可视化微环境是理解肿瘤行为和治疗反应的关键，这在传统方法中很难分析，”苏德博士说。“这个平台的独特功能，让人们对癌症有更深入的了解，这是一个由50多名化学家、生物学家、软件和硬件工程师、计算机科学家、统计学家以及关键行业和学术合作伙伴组成的多学科团队10多年长期努力的结果。”
GE的另一位资深科学家、该研究的主要成员补充道:“我们分析的细胞水平数据越多，我们对肿瘤生物学、细胞间相互作用、免疫反应以及肿瘤进展的了解就越多。”此外，随着细胞、医学成像和基因组数据的整合，我们可以更全面地理解为什么某些类型的肿瘤进展更快，而其他类型的肿瘤生长更慢，以及病人较终可能对哪些药物有反应。”
研究人员的下一步将是在一大批病人身上使用这项新技术，以证明它是有效的。
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