一個腫瘤內的個體細胞并不全是相同的。這可能聽起來像是一個現(xiàn)代醫(yī)學真理，但很久以前并不是這樣，當時醫(yī)生認為，從患者腫瘤采集的單一活檢標本，能準確地反映整個腫瘤的生理和遺傳構成。
研究人員開始意識到，癌癥這種疾病是由相同的“適者生存”力量所驅動的，達爾文提出，適者生存推動了地球上生命的進化。然而，在腫瘤的情況下，單個細胞不斷演變成為一個腫瘤的階段進展。導致轉移的移動性癌細胞，是這個過程的一個致命結果。
同一類型的癌癥患者的腫瘤也有所不同，所以醫(yī)生如何能夠為病人量身定制治療方案呢？為了解決這個難題，一個跨學科團隊開發(fā)了一種方法，通過調查來自同一位患者的多份樣本的兩種突變——體細胞拷貝數(shù)變異和單核苷酸變異，來推斷腫瘤細胞的演化軌跡。他們在來自白血病和卵巢癌以及人類乳*癌細胞株的樣品中驗證了這種方法?？傮w而言，一個腫瘤的演變包括所有類型的基因突變的積累，它們共同影響腫瘤細胞的適合度。
一名特定病人的腫瘤組成，往往是許多不同細胞群的混合物，它們有不同的遺傳組成、基因表達和生理學。這種異質性造成了靶向療法的失敗和抗藥性，因為之前人們認為腫瘤是同質的腫塊。然而，將這些差異計算在內，是因為使用的數(shù)據(jù)來自相同腫瘤的多個切片——具有空間和時間特性，而不是在某一個時間點在一個部位取樣，目前在大多數(shù)測序研究中都是采用這種方式。Canopy是一個開源軟件，所以腫瘤學家將能夠使用它，來識別腫瘤樣本中不同癌細胞群的潛在生物標志物，它們與耐藥性、侵襲性惡性腫瘤以及其他特征有關。
臨床輸入數(shù)據(jù)來自同一名患者的組織樣本——在不同的時間，取自正常組織和腫瘤上的不同部位。然后，我們可以用Canopy來推斷腫瘤的進化史，以更好地了解腫瘤的發(fā)展和尋找潛在的生物標志物。目標是幫助癌癥初期階段的患者，使用生物標志物來明確正確的診斷和預后。
研究小組還使用動物模型，來完善他們對于乳*癌轉移模型的理解。在將人類乳*癌細胞注射到小鼠體內之后，他們觀察到，原發(fā)性乳*癌細胞發(fā)生了轉移——肺、骨或其他組織轉移。研究人員對這些位點特異性的轉移樣品，以及原發(fā)性癌細胞株進行了全基因組測序，通過測序分析了體細胞單核苷酸改變和拷貝數(shù)突變。通過Canopy重建的關系表明，相比較原發(fā)性乳*癌細胞株，來自不同器官的轉移樣品有不同的基因型模式。Canopy確定了這一特定惡性乳*癌細胞株的轉移位點特異性突變。這一概念驗證研究背后的概念，可以應用到更大的研究，旨在確定基因組的變化，作為遠端轉移癌發(fā)展的預后標志物。
通過將突變類型分配給腫瘤“進化樹”的不同分支，腫瘤學家將可以預測轉移癌的部位和嚴重程度，以及可能更好的療程。將Canopy應用到一個更大的樣本群，是該研究團隊的未來發(fā)展方向之一。
在單細胞測序所取得的進展，使得在單細胞水平研究腫瘤成為可能。然而，通過單細胞測序技術，對拷貝數(shù)和單核苷酸突變同時進行可靠的分析，仍處于起步階段。研究人員的工作表明，如果研究人員愿意測定多個組織的切片，傳統(tǒng)的大量細胞測序（bulk sequencing）可以進行的腫瘤亞克隆鑒定。大量組織測序對于我們理解腫瘤的異質性，可能發(fā)揮了重要的作用，并且在未來幾年中，將大量組織采樣和單細胞分析相結合的實驗設計，還需要更好的進行探討。
