2014年，当麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的病理学家布拉德·伯恩斯坦(Brad Bernstein)第一次逐细胞研究癌症肿瘤时，他的发现令他沮丧:他意识到，在任何一个肿瘤中，起作用的不是一种类型的癌细胞，而是许多种。
“当我看到它时，我有点沮丧，”伯恩斯坦说，“有些最难对付的肿瘤确实是细胞的异质混合物。”
为了放大并观察肿瘤细胞，伯恩斯坦和他的同事们使用了一种叫做单细胞RNA测序(scRNA seq)的技术。
这项技术揭示了癌症肿瘤的一个全新的维度——它们是不同细胞类型的马赛克，更像是松散的结构器官，而不是像之前认为的那样，是一群无序复制的细胞。
而且这些肿瘤细胞可以以一种流动的方式改变它们的发育路径，为治疗带来独特的挑战和机会。
在伯恩斯坦和他的团队获得最初的近距离观察6年后，scRNA seq被认为是细胞生物学中最强大的新方法之一。
当用于分析肿瘤时，scRNA seq揭示了癌症不仅仅是一个发育过程的崩溃，一个产生失控的、不受控制的细胞增殖的小故障。
相反，伯恩斯坦说: “肿瘤不是大量相同的癌细胞，而是许多细胞类型的紧密结合的混合物——包括大量所谓的非恶性健康细胞。”
然而，伯恩斯坦说，这些非恶性细胞“并不是无辜的旁观者”。
“它们似乎在某种程度上帮助支持了肿瘤。”
虽然这种情况使治疗癌症的挑战似乎更加艰巨，但它也可能使治疗最终更有效。如果研究人员知道哪种类型的恶性细胞存在，他们就可以定制一种特定的鸡尾酒药物来攻击它们。
麻省总医院的Mario Suva说，这些在单细胞水平上的详细信息“无疑是我们对癌症认识的一次革命”。
Suva说，以前的研究集中在单个癌细胞的某些功能特性或整个肿瘤的基因组学上，而现在研究人员在细胞水平上看到了一切。
例如，以前的研究似乎表明，在任何特定的脑瘤中都可能存在四种不同类型的癌细胞中的一种，从而产生四种不同类型的肿瘤——每种肿瘤都需要不同的治疗方法。
然而，伯恩斯坦对一种特别恶性的脑瘤——胶质母细胞瘤——的单细胞分析显示，所有这四种细胞类型通常存在于他和他的同事观察的每个肿瘤中。但它们的比例不同，所以只有优势型往往在大量研究中被发现。
伯恩斯坦说:“我们可能需要一种诊断测试，它可以检测肿瘤，看看肿瘤中存在哪些主要的细胞群。”然后，研究人员会用所谓的联合疗法打击它们，这种疗法会同时使用几种不同的药物。
他承认，这种混合物很难开发和测试，但从长远来看，它们可以更有效地清除所有危险细胞。
肿瘤中的不同细胞类型是由一种癌症“干细胞”分化而来的——就像正常细胞在发育中的胚胎的普通组织中分化一样。
癌细胞的分化似乎也比健康细胞的分化更具流动性。伯恩斯坦补充说，癌细胞可能会发生一点分化，然后恢复正常。
这种可逆性和可塑性为针对一种细胞类型的治疗带来了真正的挑战:这些状态的互换性为癌细胞提供了一种生存策略。肿瘤可能会变为别的东西，从而逃避药物治疗。
另一个问题是，有些肿瘤可能大部分是非恶性的。
三年前，在一项关于头颈部鳞状表皮癌的研究中，伯恩斯坦和他的同事们发现，一组患者的肿瘤中有大量看似普通的纤维母细胞——结缔组织细胞——它们来自所谓的上皮细胞。
他说:“有些肿瘤可能只有5%到10%的肿瘤细胞，其余的是非恶性细胞，它们位于肿瘤生态系统中。”
但这些肿瘤似乎能够利用这些细胞达到恶意的目的。在某些情况下，健康的上皮细胞转变为早期间充质细胞，从肿瘤中挣脱出来，在体内活动。
也就是说，这些肿瘤重新启动了一个早期的发展过程，导致了侵袭性转移，分散了癌症，使其很难治疗。
德克萨斯大学MD安德森癌症中心的Moran Amit和他的同事在最近的一份报告中阐述了癌细胞劫持健康细胞的令人不安的能力。
通过观察头颈部鳞状肿瘤细胞的RNA谱，他们发现这些癌细胞可以对普通神经元进行重新编程，从而促进肿瘤的生长。
scRNA seq提供的癌症新图像可能为全新的治疗开辟了可能性。这项技术已经提供的洞见可能意味着一种更有效的治疗方法。
癌细胞具有不同寻常的可塑性，比正常细胞更容易在不同状态之间来回转换，这意味着，与其简单地试图杀死它们，还不如通过温和地引导它们回到非恶性状态来“治愈”它们。
这一过程被称为分化治疗，达纳-法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)和波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的小儿神经肿瘤学家玛丽拉·菲尔宾(Mariella Filbin)正在寻找可以做到这一点的小分子药物。
德国和意大利的一个研究小组尝试在不进行化疗的情况下治疗一种特别具有挑战性的白血病形式，即APML(急性早幼粒细胞白血病)。研究人员只使用了两种分化剂，全反式维甲酸和三氧化二砷，他们发现病人在50个月后的存活率接近98%。
菲尔宾和她的同事还发现，分化可以使癌细胞处于衰老状态，最终导致细胞死亡。
编译/前瞻经济学人APP资讯组
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