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