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

圖 1. 顯示 A22 病人的多克隆種植轉移,。

圖 1 中,，的每個圖在（1，1）坐標處都包含一簇主干突變,，這類突變存在于二處轉移灶的大多數的共同前體細胞中,，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% 細胞中,，A22-H 的 62% 細胞中,，A22-J 的 37% 細胞中，A22-K 的 92% 細胞中,。單個細胞種植產生的轉移灶中,，所有腫瘤細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,；存在于二個或多個標本中的多個亞克隆突變簇則只能是二個或多個遺傳學上不同的細胞克隆種植的結果。圖 1b 顯示的是 A22 病人 10 個標本的克隆和亞克隆細胞簇,。在某處轉移中一個亞克隆和另一個亞克隆相比,，細胞比例相同或更低，按照抽屜原理這個亞克隆以嵌套橢圓表示,。如果癌細胞比例簇在不同標本中發(fā)生改變,，那么就稱為分支克隆，以不相連橢圓表示,。亞克隆間的線性關系以進化樹形式描繪,，其分支長度與相關克隆數量成比例（圖 1c）。5 個病例中 (A34, A22, A31, A32, A24) 發(fā)現(xiàn)多個突變簇在多個轉移灶中以亞克隆存在,，意味著在轉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一步證實。

圖 2. 10 例轉移性致死性前列腺癌的亞克隆結構,。

對亞克隆中已知的驅動事件進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）是轉移性前列腺癌的標準治療，能夠在大部分病人中誘導腫瘤退縮,，但 ADT 不可避免的導致多種機制的治療拮抗,，包括雄激素受體（AR）擴增、突變導致 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細胞中獨立出現(xiàn)所致,。A22 病人中，與多克隆種植密切相關的二個亞克隆攜帶不同的原癌基因改變,，都與 ADT 拮抗有關,，說明克隆擴增是由不同拮抗機制驅動：紫色簇中的 MYC 擴增和淡藍色簇中的 AR 基因替代?？傊?5 個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 信號途徑的基因改變,，或是存在其它去勢治療拮抗機制如 MYC 擴增和 CTNNB1 突變,，在再次轉移的多個位點中都可以發(fā)現(xiàn)。這說明具有生存優(yōu)勢的腫瘤細胞群不會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）,。轉移位置間的精確關系揭示了轉移 - 轉移的種植模式,，對前列腺腫瘤測序的病例顯示,，多處轉移灶相互之間的關系更密切，遠超過轉移灶與原發(fā)腫瘤的關系（圖 2）,。同一組織中的轉移關系密切,，生理位置相近的轉移相似。這就產生了問題：同一組織轉移的相似性是位置相近的結果還是組織特異性種植的結果,？為了進一步探討各個腫瘤標本間的關系,，決定進一步明確突變的獲得順序。從最近的祖代細胞開始,，觀察代表系列選擇性剔除突變的附加簇的累積,。進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位置到另一個位置克隆的出現(xiàn)和移動（圖 3）,。

圖 3. 轉移 - 轉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 病例證實二種模式共存（圖 3a）,。紅色和淡綠色亞克隆存在于所有轉移灶中,，顯示從前列腺到精囊的線性傳播，并從精囊到其它轉移灶,。其它位置亞克隆的傳播模式比較復雜,，出現(xiàn)分支系，并證實每個轉移灶都是轉移 - 轉移的傳播種植模式,。A21 中克隆性突變的逐步累積顯示了單一線性模式的轉移 - 轉移的傳播種植（圖 3b）,。A24 在經過轉移 - 轉移的傳播種植后，在多個轉移灶中出現(xiàn)平行的多個亞克隆種植（圖 3c）。這種從一處轉移傳至下一處的轉移種植模式在 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移灶中卻是克隆性改變,，這說明是轉移性亞克隆,，進化樹重構顯示轉移來源于一個小的亞克隆，占腫瘤細胞不足 50%,。在 3 份病例中,，原發(fā)腫瘤中一個以上的亞克隆存在于轉移種植中，顯示多個亞克隆獲得了轉移潛能,。在 2 份病例中,，驅動性改變賦予轉移性亞克隆的選擇優(yōu)勢（圖 2），其中 A32 例中,，TP53 的二個拷貝及 PTEN,、RB1、CDKN1B21 的一個拷貝在腫瘤進展早期失活（圖 2）,。其它畸變分別發(fā)生在紫色和淡藍色亞克隆,，獲得了上述腫瘤抑制基因的同源性失活，這種失活是通過獨立機制獲得的,。在另一份 A31 病例中,，PPP2R5A 缺失或 AR 重復突變發(fā)生在轉移性亞克隆中（紫色或桔色），有趣的是粉色簇未顯示轉移傳播證據,，盡管粉色簇存在許多重要的原癌基因改變如影響 TP53 和 MLL3 的事件（圖 2）,。對進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 治療時發(fā)生轉移性進展期間,。除了 A34 病人,，每個病人的腫瘤細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,，包含大部分驅動突變（圖 2、4a,、4b）,。

圖 4. 驅動腫瘤發(fā)生的突變是主干突變, 而驅動去勢治療拮抗的突變表現(xiàn)為進化趨同。

相反導致 AR 信號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直接影響 AR 位點的改變,，或是 AR 信號途徑有關基因的改變，但異質性相當大,，同一病人的多個標本中還可觀察到進化趨同,。大部分病例中,，AR 信號途徑畸變看起來發(fā)生在轉移性傳播之后，只有 A21 和 A24 病例除外,。前者所有標本中存在包括 AR 位點在內的大的冗長復制,，說明這是一個早期事件。后者具有主干性 T878A 突變,，在二個附加轉移中也可檢測到,。有趣的是染色體 2 和 X 間的一系列復雜重排導致 AR 擴增在這些標本中并沒有檢測到（圖 4c）。因為 ADT 對這種擴增可能具有選擇性,，從鐮狀韌帶至右腋淋巴結的傳播可能發(fā)生在 ADT 后,，ADT 是在死亡前的 2 年 9 個月時開始使用（圖 3c）。在所有隊列中,，17 個 AR 擴增中只有一個是主干性擴增,，其余的只存在于部分轉移灶中，而且 5 名病人中 AR 拷貝數在同一病人的標本中不只一次增高（圖 4c）,，這說明 AR 途徑持續(xù)存在選擇性壓力,。這項研究前所未有的闡明了轉移性前列腺癌的基因組進化，從最初的腫瘤發(fā)生到獲得轉移性潛能到出現(xiàn)去勢拮抗,。所有的腫瘤細胞享有共同的遺傳物質,，從一個位置傳播到另一個位置時仍保留先祖的遺傳特質。在最近的完全性的選擇剔除發(fā)生前,，轉移通常在遠處位置間發(fā)生傳播,，而不是原發(fā)腫瘤的再次侵襲,。這個觀察結果支持“種子與土壤”假說,，該假說認為在原發(fā)腫瘤中罕見形成具有轉移潛能的亞克隆組。從一個位置到另一個位置的細胞轉化相對常見,，或是單克隆轉移 - 轉移種植或是多克隆種植,。克隆多樣化驅動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,。多個腫瘤克隆在宿主中競爭優(yōu)勢位置貫穿始終。