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肿瘤是由许多细胞亚群组成的。科学家们普遍认为，这些细胞亚群是由于随机突变。然而，最近美国Moffitt癌症中心的研究人员发现，这些假设可能是错误的。他们报道称，某些细胞亚群是可以被预测的，也不像以前认为的那样是随机发展的。
偶然因素，以随机基因突变的形式，不能解释在肿瘤中心的细胞群体是怎样和边缘的细胞群体变得不一样的。至少，偶然本身不能去解释“中心”和“边缘”细胞的肿瘤表型，尽管随机突变在肿瘤发展过程中是累积的。偶然有个好帮手：环境选择。
这种达尔文的言论来自Moffitt 癌症中心的科学家。他们展开了一个基于进化理论的数学模型来证明某些肿瘤亚种群可以如先前所想的一样可以被预测而且不随机发展。
在肿瘤细胞里表型发展的随机性规则的想法有赖于一个隐含的假设：癌细胞从未进化到一个适度的最大化。根据这一想法，癌症细胞总是可以获得增加增殖能力的突变。
为了验证这个设想，Moffitt 科学家们设计了一个基于进化论的模型：癌细胞可以获取增殖资源或者生存的能力两者之一。模型表明，在肿瘤边缘的细胞能够利用有限的资源促使细胞侵袭和能够从周围环境中摄取营养，例如周围血管。外部细胞会发展这些特点尽管他们细胞死亡的风险更高。
另外，在肿瘤内部的细胞被其他细胞包围而远离了能够获得资源的外周环境。因此，内部细胞发展了允许他们与邻近细胞争夺有限可用资源的特点。
这项工作被报道在6月出版的《癌症研究》杂志上，题目是“肿瘤异质性的达尔文动力学：不仅是单独的随机突变还有多变的环境选择力量。”这篇文章描述了Moffitt 科学家如何利用进化博弈理论来阐述局部癌症细胞的数量会迅速收敛到适当的表型获得一个稳定的环境。
此外，本文还指出，这些发现已经被基因表达模式所证实。特别地，预测模型通过对10个Ⅱ期侵入性乳腺癌患者的组织切片的详细定量图像表型分布分析进行测试。
在肿瘤内部的细胞有更静态特征，包括更少的扩散和更多的细胞死亡。另外，肿瘤外部周围的细胞有较高的增殖的概率，且更有可能产生一个酸性环境来吻合肿瘤边缘细胞生长和入侵到周围的正常组织的需求。
“在肿瘤边缘CAIX GLUT1和Ki67被上调，这和适合入侵的酸性环境还有增殖表型是吻合的”这篇文章的作者写道，“肿瘤核心细胞密度比外周密集20%，上调了CAXII，HIF-1α和裂解caspase-3，这和多静态和少增殖的表型也是吻合的。同样，肿瘤中心血管密集一直低于肿瘤边缘。”
根据这篇文章的结论，这些结果表明至少某些肿瘤里癌细胞的异质性分子在环境选择的力量下是由可预测的地区差异所支配的。这个结果和假设癌症细胞可以通过随机突变累积进化到最适最大化是不一致的。
“有趣的是，个体差异在生物入侵自然界是很常见的，”这项研究的资深作者，Moffitt 成像诊断和介入放射学高级成员和部门主席罗伯特·盖滕比指出，“例如，甘蔗蟾蜍入侵澳大利亚很多年了。入侵边缘的甘蔗蟾蜍腿较大，这大概是为了适应移动得更远更快。”
罗伯特博士补充说，“但是入侵的甘蔗蟾蜍拥有让他们移动得更远更快的特点的同时也带来一个代价：10%的腿大蟾蜍有严重的脊椎关节炎。”
Moffitt 研究者希望通过了解入侵肿瘤细胞的特点，它可能会发现和靶向肿瘤细胞的薄弱环节，促进非侵入性特点的演变和减缓肿瘤的生长。
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