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《Nature》揭秘肿瘤的“一生”!利用DNA甲基化“时间条形码”精准追踪癌症演变过程

  1. EVOFLUx
  2. DNA 甲基化
  3. 癌症生物学

来源:iNature 2026-01-29 10:07

该研究开发了一种名为 EVOFLUx 的新方法,该方法基于随时间变化的自然 DNA 甲基化条形码,仅使用肿瘤的整体甲基化图谱作为输入,就能定量地推断出进化动态。

癌症的发展是一个进化过程;因此,癌症的进化历程能够决定其未来的走向,并有助于推断患者的临床路径。然而,直接验证这一假设颇具挑战性,因为需要纵向的患者样本来记录进化历程。因此,通常是从单次时间点的数据中推断出进化历程;例如,不同的进化动态会导致体细胞(表观)突变呈现出不同的模式。

在血液系统中,单细胞或单细胞群落的基因组测序已被用于推断细胞之间的系统发育关系。这种方法的费用限制了其分析范围仅限于少量病例,从而限制了其在临床应用中的适用性。

2025年9月10日,英国伦敦玛丽女王大学Trevor A. Graham团队在Nature 在线发表题为Fluctuating DNA methylation tracks cancer evolution at clinical scale的研究论文,该研究开发了一种名为 EVOFLUx 的新方法,该方法基于随时间变化的自然 DNA 甲基化条形码,仅使用肿瘤的整体甲基化图谱作为输入,就能定量地推断出进化动态。

EVOFLUx 模型能够准确捕捉到 fCpG 数据的模式(图源自Nature )

该研究将 EVOFLUx 应用于 1976 个经过详细分析的淋巴癌样本,这些样本涵盖了广泛的疾病类型,并表明不同疾病类型的初始肿瘤生长速率、恶性年龄和表观突变率存在数量级的差异。该研究发现,在总体样本中,亚克隆选择的发生频率非常低,并且偶尔会检测到多个独立原发肿瘤的实例。在临床方面,研究人员观察到在更具侵袭性的疾病亚型中,初始肿瘤的生长速度更快,并且进化历史在两组慢性淋巴细胞白血病系列中是强有力的独立预后因素。

使用 EVOFLUx 对具有侵袭性 Richter 转化的慢性淋巴细胞白血病样本的系统发育分析表明,转化克隆的种子在出现之前已经存在了数十年。通过使用额外的遗传数据(包括长读长纳米孔测序)以及临床变量,对 EVOFLUx 的推论进行了正交验证。综合来看,该研究展示了广泛可用且成本低廉的Bulk DNA 甲基化数据如何能够精确地衡量癌症的进化动态,并为癌症生物学和临床行为提供了新的见解。

参考消息:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09374-4

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