Nat Commun：影响机体血液系统衰老的进化驱动力或能帮助识别出高风险血液癌症患者群体

2021年8月28日 讯 /生物谷BIOON/ --年龄相关的克隆性造血作用（ARCH）的特点是造血干细胞或其多能后代细胞中与年龄相关的体细胞突变的积累，而携带驱动突变的造血干细胞或能被正向选择，而携带这些突变的细胞的频率也会上升，尽管ARCH是血液恶性肿瘤的已知风险因子，比如急性髓性白血病等，目前研究人员并不清楚为何一些携带ARCH驱动突变的人群并不会进展为急性髓性白血病？近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Interacting evolutionary pressures drive mutation dynamics and health outcomes in aging blood”的研究报告中，来自多伦敦大学等机构的科学家们通过研究揭示了为何携带ARCH的人群会患上急性髓性白血病，而其他人群则不会，相关研究结果或能帮助研究人员通过识别出高风险人群并对其密切监测，从而大大地推进急性髓性白血病的早期检测和治疗。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25172-8

文章中，研究者揭示了作用于衰老血液干细胞的积极、中性和负向进化选择之间的相互作用如何导致携带ARCH的某些人群患上急性髓性白血病，研究者通过阐明那些并未发展为恶性肿瘤的个体机体中存在的负向选择或净化选择是如何预防与疾病相关的细胞在细胞群中占据主导地位的，相关研究结果或能帮助有效区分急性髓性白血病发病风险较高的携带ARCH的个体和其他个体。

研究者Awadalla说道，如今我们已经表明，在造血干细胞中发挥作用的进化力量的组合或许能成为那些罹患血液癌症风险增加的有力指标，而能够根据风险对患者进行准确的分类，或许就能对那些携带具有进化特征的ARCH突变的患者进行更为频繁和密集的筛查。文章中，研究人烟通过计算产生了超过500多万个血液样本，并训练了一种深度的神经网络模型（一种机器学习技术）来识别不同的进化动态特征，同时还采用该模型分析经过深度基因测序的血液样本；这些样本来自于92个后来发展为急性髓性白血病的患者，以及385名尽管存在ARCH但并未患癌的个体，本文研究是首个使用单一的工具系统来捕获在ARCH中发挥作用的多种进化力量互动的研究之一。

研究者Morris说道，我们在这项研究中所开发出的模型能显著增加ARCH作为指示恶性血液肿瘤生物标志物的价值，研究人员一直在不断研究来增强对ARCH的理解并寻找更多策略来帮助治疗患者。研究者指出，这些替换性的进化模型或能帮助预测人群一段时间患急性髓性白血病的风险，同样地，这些工具还能够出医学特殊基因，即对干细胞有损伤的突变会发生积累的基因。

深度学习模型可以用来区分塑造血液进化的进化压力。

图片来源：Skead, K., et al. Nat Commun 12, 4921 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25172-8

研究人员将深度学习工具和群体遗传模型能应用于基因组测序中，从而就使得他们能够以较高的准确度来对血液样本中的进化相互作用进行分类，这种水平的分辨率就能使他们理解正向和负向选择如何塑造衰老的血液系统，并与个体的健康结果建立强有力的关联，而这或许预示着潜在的临床应用。未来，研究人员就能预期对血液样本进行筛查来更早地发现疾病或血液癌症，而有了这些工具，研究人员就能更加主动地监测人们的健康，癌症的早期诊断对于预防和治疗的有效性至关重要。

综上，本文研究结果表明，通过探索研究一系列进化模型，研究者揭示了不同类别的进化选择如何塑造克隆动态学特性和患者的健康结局，从而使得研究者能够更好地识别出恶性肿瘤高风险的个体。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Skead, K., Ang Houle, A., Abelson, S. et al. Interacting evolutionary pressures drive mutation dynamics and health outcomes in aging blood. Nat Commun 12, 4921 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25172-8