之前流行的假說是每個(gè)轉(zhuǎn)移都起源于同一癌細(xì)胞,。但近期對于小鼠癌癥模型的研究證實(shí)多克隆轉(zhuǎn)移和多個(gè)亞克隆間有協(xié)作關(guān)系,。芬蘭 Bova 教授等人嘗試在人類惡性腫瘤尋找明確證據(jù)支持多克隆種植轉(zhuǎn)移,，探索轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌（mCRPC）的不同轉(zhuǎn)移亞克隆間的關(guān)系,，相關(guān)研究發(fā)表在近期的 Nature 雜志上,。為了鑒定 mCRPC 亞克隆的結(jié)構(gòu),，研究者對 10 例患者的 51 處不同轉(zhuǎn)移部位的多個(gè)轉(zhuǎn)移灶進(jìn)行了全基因組測序（WGS）；采集了 5 例患者的原發(fā)前列腺癌的病理標(biāo)本,，對標(biāo)本進(jìn)行了一系列高可信度的基因替代,、插入 / 缺失、基因重排和拷貝數(shù)改變的檢測,。為了便于描述每個(gè)患者的癌細(xì)胞突變,，采用 n- 維 Bayesian Dirichlet 劃分克隆和亞克隆突變（突變是存在于一個(gè)標(biāo)本的所有癌細(xì)胞中還是部分癌細(xì)胞中），計(jì)算攜帶每種突變的癌細(xì)胞比重,、腫瘤純度,、局部復(fù)制數(shù)量。每份標(biāo)本中突變以固定比例存在于單一群體的細(xì)胞里,，這種突變就屬于獨(dú)立的亞克隆,，是一種遺傳學(xué)上不同的細(xì)胞群體。通過繪制配對標(biāo)本中突變癌細(xì)胞的比例,，確定每個(gè)標(biāo)本中成分性亞克隆的關(guān)系,，尋找轉(zhuǎn)移灶多克隆種植的證據(jù)，其中最典型的結(jié)果來自 A22 病人的標(biāo)本（圖 1）,。

圖 1. 顯示 A22 病人的多克隆種植轉(zhuǎn)移,。

圖 1 中，的每個(gè)圖在（1,，1）坐標(biāo)處都包含一簇主干突變,，這類突變存在于二處轉(zhuǎn)移灶的大多數(shù)的共同前體細(xì)胞中，但在許多圖中還存在符合亞克隆比率的附加簇,。例如圖 1a 中以紫色環(huán)顯示的突變簇存在于 A22-G 的 40% 細(xì)胞中,，A22-H 的 62% 細(xì)胞中,，A22-J 的 37% 細(xì)胞中，A22-K 的 92% 細(xì)胞中,。單個(gè)細(xì)胞種植產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移灶中,，所有腫瘤細(xì)胞攜帶一系列相同的突變，在某些病例中,，這些突變是原發(fā)腫瘤的亞克隆改變,；存在于二個(gè)或多個(gè)標(biāo)本中的多個(gè)亞克隆突變簇則只能是二個(gè)或多個(gè)遺傳學(xué)上不同的細(xì)胞克隆種植的結(jié)果。圖 1b 顯示的是 A22 病人 10 個(gè)標(biāo)本的克隆和亞克隆細(xì)胞簇,。在某處轉(zhuǎn)移中一個(gè)亞克隆和另一個(gè)亞克隆相比,，細(xì)胞比例相同或更低，按照抽屜原理這個(gè)亞克隆以嵌套橢圓表示,。如果癌細(xì)胞比例簇在不同標(biāo)本中發(fā)生改變,，那么就稱為分支克隆，以不相連橢圓表示,。亞克隆間的線性關(guān)系以進(jìn)化樹形式描繪,，其分支長度與相關(guān)克隆數(shù)量成比例（圖 1c）。5 個(gè)病例中 (A34, A22, A31, A32, A24) 發(fā)現(xiàn)多個(gè)突變簇在多個(gè)轉(zhuǎn)移灶中以亞克隆存在,，意味著在轉(zhuǎn)移性前列腺癌中不同組織器官中多克隆種植是常見現(xiàn)象（圖 2）,。從這些簇中選擇出來的突變通過深度測序進(jìn)一步證實(shí)。

圖 2. 10 例轉(zhuǎn)移性致死性前列腺癌的亞克隆結(jié)構(gòu),。

對亞克隆中已知的驅(qū)動(dòng)事件進(jìn)行分析為前列腺癌治療中多克隆傳播提供了重要信息,。雄激素剝奪治療（ADT）是轉(zhuǎn)移性前列腺癌的標(biāo)準(zhǔn)治療，能夠在大部分病人中誘導(dǎo)腫瘤退縮,，但 ADT 不可避免的導(dǎo)致多種機(jī)制的治療拮抗,，包括雄激素受體（AR）擴(kuò)增、突變導(dǎo)致 AR 敏感性增加,，AR 磷酸化以及 AR 旁路途徑?，F(xiàn)在不清楚去勢治療拮抗是單一事件獲得的還是在多個(gè)細(xì)胞中獨(dú)立出現(xiàn)所致。A22 病人中,，與多克隆種植密切相關(guān)的二個(gè)亞克隆攜帶不同的原癌基因改變,，都與 ADT 拮抗有關(guān)，說明克隆擴(kuò)增是由不同拮抗機(jī)制驅(qū)動(dòng)：紫色簇中的 MYC 擴(kuò)增和淡藍(lán)色簇中的 AR 基因替代,?？傊?5 個(gè)伴有多克隆種植的病例中，亞克隆或是攜帶 AR 改變,，或是存在 AR 信號(hào)途徑的基因改變,，或是存在其它去勢治療拮抗機(jī)制如 MYC 擴(kuò)增和 CTNNB1 突變，在再次轉(zhuǎn)移的多個(gè)位點(diǎn)中都可以發(fā)現(xiàn)。這說明具有生存優(yōu)勢的腫瘤細(xì)胞群不會(huì)受組織器官位置界限的局限,，能成功的傳播并種植于其它位置（圖 2）,。轉(zhuǎn)移位置間的精確關(guān)系揭示了轉(zhuǎn)移 - 轉(zhuǎn)移的種植模式，對前列腺腫瘤測序的病例顯示,，多處轉(zhuǎn)移灶相互之間的關(guān)系更密切,，遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)移灶與原發(fā)腫瘤的關(guān)系（圖 2）。同一組織中的轉(zhuǎn)移關(guān)系密切,，生理位置相近的轉(zhuǎn)移相似,。這就產(chǎn)生了問題：同一組織轉(zhuǎn)移的相似性是位置相近的結(jié)果還是組織特異性種植的結(jié)果？為了進(jìn)一步探討各個(gè)腫瘤標(biāo)本間的關(guān)系,，決定進(jìn)一步明確突變的獲得順序,。從最近的祖代細(xì)胞開始，觀察代表系列選擇性剔除突變的附加簇的累積,。進(jìn)化樹可以清楚顯示事件發(fā)生的順序,，以干圖形式表示一個(gè)位置到另一個(gè)位置克隆的出現(xiàn)和移動(dòng)（圖 3）。

圖 3. 轉(zhuǎn)移 - 轉(zhuǎn)移的種植模式以線性傳播或是以分支傳播,。

不同位置發(fā)現(xiàn)的亞克隆表現(xiàn)能夠解釋二種不同模式的傳播：線性或分支傳播,。A22 病例證實(shí)二種模式共存（圖 3a）。紅色和淡綠色亞克隆存在于所有轉(zhuǎn)移灶中,，顯示從前列腺到精囊的線性傳播，并從精囊到其它轉(zhuǎn)移灶,。其它位置亞克隆的傳播模式比較復(fù)雜,，出現(xiàn)分支系，并證實(shí)每個(gè)轉(zhuǎn)移灶都是轉(zhuǎn)移 - 轉(zhuǎn)移的傳播種植模式,。A21 中克隆性突變的逐步累積顯示了單一線性模式的轉(zhuǎn)移 - 轉(zhuǎn)移的傳播種植（圖 3b）,。A24 在經(jīng)過轉(zhuǎn)移 - 轉(zhuǎn)移的傳播種植后，在多個(gè)轉(zhuǎn)移灶中出現(xiàn)平行的多個(gè)亞克隆種植（圖 3c）,。這種從一處轉(zhuǎn)移傳至下一處的轉(zhuǎn)移種植模式在 10 名病人中的 8 名病人都存在,，但尚不能除外其它解釋。在 4 份病例中,，前列腺腫瘤中發(fā)現(xiàn)的亞克隆突變在所有轉(zhuǎn)移灶中卻是克隆性改變,，這說明是轉(zhuǎn)移性亞克隆，進(jìn)化樹重構(gòu)顯示轉(zhuǎn)移來源于一個(gè)小的亞克隆,，占腫瘤細(xì)胞不足 50%,。在 3 份病例中，原發(fā)腫瘤中一個(gè)以上的亞克隆存在于轉(zhuǎn)移種植中,，顯示多個(gè)亞克隆獲得了轉(zhuǎn)移潛能,。在 2 份病例中，驅(qū)動(dòng)性改變賦予轉(zhuǎn)移性亞克隆的選擇優(yōu)勢（圖 2），其中 A32 例中,，TP53 的二個(gè)拷貝及 PTEN,、RB1、CDKN1B21 的一個(gè)拷貝在腫瘤進(jìn)展早期失活（圖 2）,。其它畸變分別發(fā)生在紫色和淡藍(lán)色亞克隆,，獲得了上述腫瘤抑制基因的同源性失活，這種失活是通過獨(dú)立機(jī)制獲得的,。在另一份 A31 病例中,，PPP2R5A 缺失或 AR 重復(fù)突變發(fā)生在轉(zhuǎn)移性亞克隆中（紫色或桔色），有趣的是粉色簇未顯示轉(zhuǎn)移傳播證據(jù),，盡管粉色簇存在許多重要的原癌基因改變?nèi)缬绊?TP53 和 MLL3 的事件（圖 2）,。對進(jìn)化樹上原癌基因的解釋能夠明確一些原癌基因事件的發(fā)生順序，這些事件發(fā)生在 ADT 治療時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移性進(jìn)展期間,。除了 A34 病人,，每個(gè)病人的腫瘤細(xì)胞分享共同的克隆起源（圖 2，灰色簇）,，祖代克隆代表著突變的最大簇,，包含大部分驅(qū)動(dòng)突變（圖 2、4a,、4b）,。

圖 4. 驅(qū)動(dòng)腫瘤發(fā)生的突變是主干突變, 而驅(qū)動(dòng)去勢治療拮抗的突變表現(xiàn)為進(jìn)化趨同。

相反導(dǎo)致 AR 信號(hào)損害的原癌基因改變很少出現(xiàn)在主干突變簇上,。所有病人都至少有一個(gè)直接影響 AR 位點(diǎn)的改變,，或是 AR 信號(hào)途徑有關(guān)基因的改變，但異質(zhì)性相當(dāng)大,，同一病人的多個(gè)標(biāo)本中還可觀察到進(jìn)化趨同,。大部分病例中,，AR 信號(hào)途徑畸變看起來發(fā)生在轉(zhuǎn)移性傳播之后,，只有 A21 和 A24 病例除外,。前者所有標(biāo)本中存在包括 AR 位點(diǎn)在內(nèi)的大的冗長復(fù)制，說明這是一個(gè)早期事件,。后者具有主干性 T878A 突變,，在二個(gè)附加轉(zhuǎn)移中也可檢測到。有趣的是染色體 2 和 X 間的一系列復(fù)雜重排導(dǎo)致 AR 擴(kuò)增在這些標(biāo)本中并沒有檢測到（圖 4c）,。因?yàn)?ADT 對這種擴(kuò)增可能具有選擇性,，從鐮狀韌帶至右腋淋巴結(jié)的傳播可能發(fā)生在 ADT 后，ADT 是在死亡前的 2 年 9 個(gè)月時(shí)開始使用（圖 3c）,。在所有隊(duì)列中,，17 個(gè) AR 擴(kuò)增中只有一個(gè)是主干性擴(kuò)增,，其余的只存在于部分轉(zhuǎn)移灶中，而且 5 名病人中 AR 拷貝數(shù)在同一病人的標(biāo)本中不只一次增高（圖 4c）,，這說明 AR 途徑持續(xù)存在選擇性壓力,。這項(xiàng)研究前所未有的闡明了轉(zhuǎn)移性前列腺癌的基因組進(jìn)化，從最初的腫瘤發(fā)生到獲得轉(zhuǎn)移性潛能到出現(xiàn)去勢拮抗,。所有的腫瘤細(xì)胞享有共同的遺傳物質(zhì),，從一個(gè)位置傳播到另一個(gè)位置時(shí)仍保留先祖的遺傳特質(zhì)。在最近的完全性的選擇剔除發(fā)生前,，轉(zhuǎn)移通常在遠(yuǎn)處位置間發(fā)生傳播,，而不是原發(fā)腫瘤的再次侵襲。這個(gè)觀察結(jié)果支持“種子與土壤”假說,，該假說認(rèn)為在原發(fā)腫瘤中罕見形成具有轉(zhuǎn)移潛能的亞克隆組,。從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的細(xì)胞轉(zhuǎn)化相對常見，或是單克隆轉(zhuǎn)移 - 轉(zhuǎn)移種植或是多克隆種植,?？寺《鄻踊?qū)動(dòng)不同的亞克隆朝向治療拮抗的共同途徑發(fā)展，但具有拮抗性的亞克隆不只局限于單一宿主位置,。多個(gè)腫瘤克隆在宿主中競爭優(yōu)勢位置貫穿始終,。