克隆演化

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克隆演化英文名:Clonal Evolution),是指肿瘤细胞群体遵循达尔文的**自然选择**(Natural Selection)法则,随时间推移不断发生遗传变异、筛选和扩增的过程。

1976年,Peter Nowell 首次提出了癌症的克隆演化模型。该理论认为,肿瘤起源于单个发生了基因突变的干细胞,在生长过程中,由于基因组的不稳定性,不断衍生出具有不同突变特征的子代细胞(亚克隆)。

在外部环境(如缺氧、免疫攻击)或**治疗干预**(如化疗、靶向药)的**选择压力**下,那些具有“生存优势”的克隆会被保留下来并大量增殖,最终导致肿瘤的复发、转移和耐药[1]


演化模式

肿瘤的克隆演化并非杂乱无章,主要存在几种经典模式:

1. 分支演化 (Branched Evolution)

这是最常见的模式。肿瘤像一棵树一样生长,树干是所有癌细胞共有的“主克隆”突变(Truncal mutations,如肺腺癌中的 EGFR 突变),而树枝则是后天获得的“亚克隆”突变(Branch mutations,如耐药突变)。

  • 临床意义:导致了显著的**肿瘤异质性**。单一的活检可能只采样到了某一根“树枝”,而遗漏了其他树枝上的危险突变。

2. 线演化 (Linear Evolution)

一种阶梯式的演化。一个新的优势突变克隆完全取代了之前的克隆,呈直线更替。这在某些白血病中较常见。

3. 标点进化 / 大爆炸模型 (Big Bang Model)

认为肿瘤在极早期就发生了爆发式的突变积累,随后保持相对稳定。这意味着肿瘤的“命运”在早期可能就已经注定。

驱动力:选择压力 (Selection Pressure)

这是克隆演化的核心动力。在治疗过程中,药物本身就是最强的筛选器。

  • 治疗前:肿瘤内部可能存在极少量的耐药亚克隆(例如仅占 0.1% 的 T790M 突变细胞),由于缺乏竞争优势,它们被大量的敏感细胞压制,处于“休眠”状态。
  • 治疗中:使用敏感药物(如第一代 EGFR 抑制剂)杀死了 99.9% 的敏感细胞,肿瘤体积缩小(临床缓解)。
  • 治疗后(复发):原本处于劣势的耐药亚克隆因为竞争对手被消灭,获得了生存空间和资源,迅速扩增成为优势种群(Dominant Clone),导致癌症复发且对原药物无效。

临床应用

理解克隆演化对于制定精准治疗策略至关重要:

1. 动态监测

由于肿瘤在不断演化,单次活检的病理报告具有“时效性”。必须利用 **液体活检** (ctDNA) 进行全程动态监测,捕捉克隆演化的轨迹。

  • 案例:使用 KRAS抑制剂 治疗期间,通过血液检测发现 NRASBRAF 突变丰度上升,提示肿瘤正在通过旁路激活途径进行演化。

2. 联合治疗

通过联合用药(如“靶向+化疗”或“双靶向”),同时封锁多条演化路径,减少癌细胞产生耐药克隆的逃逸机会。

3. 避免过度治疗

低剂量的“适应性治疗”(Adaptive Therapy)策略旨在保留一部分敏感细胞来压制耐药细胞,以求达到带瘤生存的长期平衡,而非追求斩尽杀绝导致的快速耐药爆发。

参见

参考文献

  1. Nowell PC. The clonal evolution of tumor cell populations. Science. 1976.
  2. Greaves M, Maley CC. Clonal evolution in cancer. Nature. 2012.
  3. McGranahan N, Swanton C. Clonal Heterogeneity and Tumor Evolution: Past, Present, and the Future. Cell. 2017.
  4. Turajlic S, et al. Resolving genetic heterogeneity in cancer. Nature Reviews Genetics. 2019.