计算系统生物学在癌症脑转移中的应用

肿瘤转移,特别是脑转移是一个复杂的过程,是世界范围内癌症相关死亡的主要原因。更好地了解这些恶性肿瘤的潜在机制将使我们能够制定更有效的治疗策略。原发肿瘤向转移性疾病的进展是一个多步骤的过程,包括原发肿瘤脱离、局部侵袭、内侵、转移、外渗和继发部位定植,如果没有多学科的整合,很难解决这一问题。

在转移的初始阶段,原发肿瘤细胞侵入周围的间质。癌细胞通过上皮向间充质转化(Epithelial to Mesenchymal transition, EMT)的过程获得侵袭性,在这个过程中,癌细胞从上皮形态转变为间充质形态,同时分泌分子来降解细胞外基质。侵入的癌细胞进入附近的血管(称为循环细胞),在它们成功定植到远处的器官之前,它们必须通过刺激特定的生存信号通路来生存。循环细胞还必须获得从循环系统外渗的特殊性能。为了做到这一点,它们通常模仿白细胞并表达特定的分子(趋化因子和细胞因子)以促进成功的外渗。对于脑等特殊器官,由于受到血脑屏障的保护,外溢是相当困难的。然而,由于各种外源组织因子可能导致癌细胞凋亡,因此外渗细胞在远端器官的存活更具挑战性。只有能够更好地适应外来组织环境的细胞才能作为继发性肿瘤存活和生长。

由于转移级联涉及如此多的复杂步骤,它通常被认为是一个低效的过程。然而,一旦发生转移,对宿主是致命的。因此,更好地理解转移级联中的每个步骤对于开发最佳治疗干预措施至关重要。官方manbetx手机版肿瘤转移领域的研究已经进行了几十年,并揭示了各种转移机制。不幸的是,其中大多数只是在转移级联中增加了另一层复杂性。最近的技术进步,如高通量基因组学、蛋白质组学和代谢组学分析,为在系统水平上研究这种复杂的疾病提供了更好的平台。通过整合多种系统和数据类型,计算系统生物学方法正在促进转移性疾病的新生物标志物发现,并展示更合适和个性化的靶向治疗方法。来自不同领域的科学家,包括数学、生物信息学和计算生物学学科,必须促进交流,共同努力,以更好地理解和干扰癌症脑转移的复杂和非线性过程。

谭华和周晓波
美国维克森林医学院放射学系

出版

计算系统生物学在癌症脑转移中的应用。
彭宏,谭宏,赵伟,金刚,沙尔森,邢峰,渡边康,周旭
前沿生物科学(学校教育)2016年1月1日

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