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肿瘤的形成机制与前沿技术分享
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2025-01-17 | 129 次浏览 | 分享到:



1. 什么是肿瘤


肿瘤(Tumor)是指机体内某些细胞在各种致病因素作用下,由于基因突变导致细胞生长失去正常调控,发生异常增生而形成的局部组织团块。肿瘤可分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类,根据其生物学行为和危害程度不同,二者有显著差异。



良性肿瘤


特征

  • 生长缓慢,通常不侵袭周围组织,也不会转移至身体其他部位;

  • 肿瘤细胞结构较为接近正常细胞,分化程度高;

  • 对机体的危害相对较小,但过大的良性肿瘤可能压迫周围组织或器官,影响正常功能。


常见类型:脂肪瘤、纤维瘤、子宫肌瘤等。



恶性肿瘤


特征

  • 生长迅速,具有侵袭性,能够破坏周围组织;

  • 容易通过血液、淋巴或直接扩散至其他器官(转移);

  • 肿瘤细胞结构异常,分化程度低;

  • 对机体危害大,若不及时治疗,可能危及生命。


常见类型:癌(上皮来源,如肺癌、胃癌)、肉瘤(间叶组织来源,如骨肉瘤)、淋巴瘤、白血病等。





根据世界卫生组织(WHO)2024年的报告,2022年全球新发癌症病例达1996万,其中中国占比24.1%;癌症死亡病例970万,中国占比26.5%。预计到2050年,全球新诊断癌症病例将增至3500万例。





总体而言,全球肿瘤负担正在加重,主要癌种的发病率和死亡率仍然居高不下。尽管在药物研发和市场投入方面取得了显著进展,但全球范围内癌症服务的可及性和公平性仍需进一步改善,以应对这一严峻的公共卫生挑战。





2. 肿瘤的形成与机制





肿瘤的形成是一个复杂的多阶段生物学过程,通常涉及基因、细胞、组织和环境等多个层次的变化。Douglas Hanahan和Robert Weinberg提出了肿瘤的“六大标志”理论:


  • 自给自足的生长信号;

  • 对抗生长抑制信号;

  • 逃避免疫破坏;

  • 组织侵袭和转移能力;

  • 无限增殖潜能;

  • 诱导血管生成。


这一理论被认为是理解肿瘤发生与发展的核心框架。



原癌基因(Proto-oncogene)


是细胞内的一类正常基因,主要参与调控细胞的生长、分裂和分化。在正常情况下,这些基因的表达受到严格控制,对维持细胞的正常功能至关重要。然而,当这些基因发生突变或表达调控异常时,会转变为癌基因(Oncogene),导致细胞异常增殖并可能最终形成肿瘤。






抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)


是指在正常细胞中能够抑制细胞异常生长、调控细胞周期、促进细胞凋亡或修复DNA损伤的一类基因。抑癌基因的功能丧失会导致细胞增殖失控,最终可能引发肿瘤。





肿瘤微环境(TME)


是指肿瘤细胞生长、扩展和转移时所处的局部环境,包括肿瘤细胞及其周围的非肿瘤细胞、血管、细胞外基质和信号分子等。肿瘤微环境不仅为肿瘤提供生长支持,还对肿瘤的免疫逃逸、侵袭和转移起重要作用。





3. 现代肿瘤治疗手段


传统肿瘤治疗


主要包括三种经典的治疗方式:手术、放疗(放射治疗)和化疗(化学治疗)。这些方法在肿瘤治疗的历史发展中起到了基础性作用,至今仍是大多数肿瘤患者治疗方案的重要组成部分。





靶向治疗


肿瘤靶向治疗是一种通过特异性靶向肿瘤细胞的分子机制(如基因突变、蛋白过表达或信号通路异常)来选择性杀伤肿瘤细胞的治疗方法。靶向治疗在提高疗效的同时,能最大程度减少对正常细胞的损伤。



应用

  • 吉非替尼&奥希替尼、克唑替尼、克唑替尼分别治疗EGFR突变、ALK融合、ROS1重排诱导的非小细胞肺癌(NSCLC);

  • 曲妥珠单抗&帕妥珠单抗、奥拉帕尼(PARP抑制剂)分别治疗HER2阳性和BRCA突变诱发的乳腺癌;

  • 西妥昔单抗(Cetuximab)治疗结直肠癌;

  • 威罗非尼治疗BRAF突变诱发的黑色素瘤;

  • 伊马替尼治疗慢性粒细胞白血病(CML)。



优势

  • 高选择性:靶向治疗药物作用于肿瘤细胞特有的靶点(如突变基因、异常受体),减少对正常组织的影响;

  • 个体化治疗:根据患者肿瘤的分子特征(如基因检测结果)选择靶向药物,实现精准治疗;

  • 低毒副作用:与传统化疗相比,靶向治疗的副作用较少,但仍存在耐药性等问题。



劣势

  • 耐药性:靶点突变或信号通路“逃逸”导致药物失效;

  • 适用范围有限:仅适用于具有特定分子标志物的患者;

  • 高成本:靶向药物价格昂贵,对患者造成经济负担。





免疫疗法


是一种通过调动和增强人体免疫系统来识别和杀伤肿瘤细胞的治疗方法。与传统治疗相比,免疫治疗关注的是激活机体的内在防御系统,从而实现对肿瘤的控制和清除。



应用

  • PD-1/PD-L1抑制剂(如帕博利珠单抗)提高非小细胞肺癌(NSCLC)患者生存期;

  • CTLA-4抑制剂和PD-1抑制剂联合治疗显著提高黑色素瘤治愈率;

  • CAR-T疗法在急性淋巴细胞白血病和B细胞淋巴瘤中疗效显著;

  • 免疫检查点抑制剂对肾细胞癌、头颈部鳞癌等实体瘤有效。



优势

  • 持久性:通过激活免疫记忆,可能带来长期抗肿瘤效应;

  • 广谱性:可用于多种类型的肿瘤;

  • 特异性:对肿瘤细胞的杀伤性较强,对正常组织的损伤较小。



劣势

  • 免疫相关不良反应(irAEs):免疫过度激活导致对正常组织的攻击;

  • 免疫治疗耐药性:肿瘤缺乏免疫原性(如无明显突变抗原);肿瘤微环境的免疫抑制(如TAMs、Tregs数量增加);

  • 治疗效果的个体差异:患者免疫状态、肿瘤突变负荷(TMB)等因素影响。





多学科综合治疗(MDT)


是一种以患者为中心,通过多学科专家团队合作,为患者制定个性化、综合性的诊疗方案的治疗模式。MDT强调整合肿瘤学各领域的专业知识和技术,实现治疗的最佳效果。



应用

  • 结合病理分型、影像学和基因检测结果,制定针对肺癌的手术、放化疗及靶向治疗的综合方案;

  • 根据分子分型(HER2阳性、激素受体阳性等)选择针对乳腺癌手术、放化疗和内分泌治疗的组合;

  • 结直肠癌MDT可确定胃肠道肿瘤的新辅助化疗、手术切除及辅助治疗的顺序;

  • 联合血液科、骨髓移植科和基因检测专家,设计针对血液肿瘤的化疗、移植和靶向药物的个性化方案;

  • 针对肿瘤晚期患者的姑息治疗或复发转移的复杂病例病例,MDT可制定延长生存期和提高生活质量的综合策略。



优势

  • 科学决策 避免单学科治疗的局限性,综合多学科意见,提升治疗效果;

  • 优化资源配置 协调各部门资源,避免重复检查或治疗;

  • 提高患者满意度 通过全面评估和详细解释,增强患者对治疗的信心;

  • 促进学科发展 多学科协作促进不同领域间的相互学习。



挑战

  • 组织协调 多学科协作需要时间和资源;

  • 经济负担 复杂诊疗可能增加费用;

  • 专业分工不均 部分医院学科资源不足,影响MDT效果;

  • 患者参与度 患者及家属可能对多学科意见存在疑虑。





4. 肿瘤研究的前沿技术


单细胞测序技术


单细胞测序技术是近年来在肿瘤研究领域中迅速发展的前沿技术。它通过对单个肿瘤细胞进行高通量测序,揭示肿瘤异质性、肿瘤微环境、基因表达等层面的详细信息,为肿瘤的早期诊断、预后评估、个性化治疗和耐药机制的研究提供了新的视角。





应用

  • 肿瘤分子分型;

  • 肿瘤免疫逃逸机制;

  • 耐药机制及靶向治疗;

  • 动态监测肿瘤演化。




优势

  • 揭示肿瘤细胞异质性 肿瘤中不仅有不同类型的肿瘤细胞,还存在不同的基因表达谱。单细胞测序能够精确地分辨这些细胞之间的差异,提供更细致的肿瘤分子特征;

  • 研究肿瘤微环境 肿瘤微环境中不仅有肿瘤细胞,还包含免疫细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞等。通过单细胞RNA测序,可以分析肿瘤微环境中的不同细胞类型、功能状态及其相互作用;

  • 耐药性机制的研究 通过分析肿瘤细胞的基因组和转录组,单细胞测序有助于揭示肿瘤细胞对治疗的耐药机制,找出潜在的耐药相关基因;

  • 发现新的治疗靶点 单细胞测序可以帮助科学家发现肿瘤中的新型分子标志物和潜在的治疗靶点,为靶向治疗提供依据。



类器官与体外模型技术


肿瘤类器官与体外培养技术是近年来肿瘤研究领域的一项重要技术创新,为我们提供了更为真实、动态的肿瘤模型,有助于深入理解肿瘤的生物学特性、药物反应、耐药机制以及肿瘤微环境的作用。肿瘤类器官的建立不仅推动了基础研究的进展,还为临床药物筛选、个性化治疗以及精准医学提供了新的平台。



应用

  • 个性化药物筛选;

  • 肿瘤微环境研究;

  • 耐药性机制研究;

  • 癌症转移与复发研究;

  • 免疫治疗研究。



优势

  • 模拟肿瘤微环境的复杂性:实现异质性模拟和肿瘤微环境的再现;

  • 更接近体内生理状态的三维结构:与传统的二维细胞培养相比,肿瘤类器官具有三维的空间结构,这使得类器官在增殖、分化、迁移等方面表现出更接近体内肿瘤的行为。三维结构能够更好地模仿肿瘤在体内的生长模式,提供更加真实的生物学信息;

  • 适用于肿瘤转移与侵袭研究:肿瘤类器官能够模拟肿瘤细胞的迁移和侵袭行为,这是肿瘤转移的关键过程。在类器官模型中,研究人员可以观察到肿瘤细胞如何穿过基质、侵入周围组织,进而研究转移机制;

  • 高效的耐药性与复发研究:肿瘤类器官能够反映肿瘤细胞在药物治疗过程中的耐药性,以及长期治疗后的复发情况。通过长期培养,可以观察肿瘤细胞在药物压力下的变异、适应及复发机制;

  • 适合高通量筛选与数据分析:通过自动化技术,肿瘤类器官能够进行高通量的药物筛选。这种高通量平台能够在短时间内评估大量药物对肿瘤的影响,为新药发现提供支持;

  • 临床转化的潜力更大:肿瘤类器官可以为临床治疗提供更具临床参考意义的结果,尤其是在个性化治疗和精准医学方面。通过将患者来源的肿瘤类器官与临床数据结合,研究人员能够为患者制定更个性化的治疗方案。






肿瘤类器官和体外培养技术为肿瘤研究提供了新的思路和方法,尤其在个性化治疗、药物筛选、耐药性研究和肿瘤微环境研究中具有巨大的潜力。随着技术不断成熟,它将在肿瘤研究和临床治疗中发挥越来越重要的作用。



实时成像系统(如JuLI™ Stage)


通过高分辨率的显微成像技术,在不破坏细胞的前提下,实时观察和分析肿瘤细胞的动态行为和生理特征。这项技术为研究肿瘤的生物学特性、细胞间相互作用、药物反应、迁移、增殖、凋亡等过程提供了强大的工具,已成为肿瘤研究中的重要手段,尤其在肿瘤细胞的动态监测、靶向药物筛选和肿瘤治疗效果评估中具有广泛的应用。



应用

  • 肿瘤细胞增殖与分裂

  • 肿瘤细胞迁移与侵袭

  • 药物筛选与靶向治疗

  • 肿瘤细胞与免疫细胞的相互作用

  • 肿瘤细胞凋亡与自噬

  • 肿瘤微环境研究



优势

  • 动态观察:活细胞成像能够实时监测肿瘤细胞的动态行为,而非静态捕捉其某一时间点的特征,提供了更为丰富的信息。

  • 无创性:活细胞成像通常采用非侵入性的方法,如荧光标记等,不会对细胞造成较大的损伤,能够在维持细胞生理状态的同时进行长时间观察。

  • 高分辨率:现代的高分辨率成像技术,如共聚焦显微镜、超分辨显微镜等,可以获得细胞内部结构和细胞间相互作用的细节图像。

  • 多通道成像:可以同时观察多个细胞标记物的表达,研究多种生物过程和细胞间的相互作用。





5. QuicTek一站式细胞学研究工具


QuicTek提供多种细胞学研究工具,包括EVE™系列自动细胞计数仪、ADAM™系列荧光细胞计数仪以及JuLI™系列活细胞成像系统。

  • EVE™系列包含一代EVE™、EVE™PLUS、EVE™HT、EVE™HT FL四款设备,通过快速、准确地计数和分析肿瘤细胞的数量和活性,支持细胞增殖和药物效应的评估。

  • ADAM™系列包含ADAM™MC2/CellT、ADAM™MC/CellT PLUS、ADAM II™LS等多款设备,利用荧光标记技术,能够精确识别不同类型的肿瘤细胞,帮助研究肿瘤细胞的分化、迁移和增殖等行为。

  • JuLI™系列包含JuLI™Br、JuLI™FL、JuLI™Stage三款设备,通过实时成像技术监测肿瘤细胞在动态环境中的变化,提供细胞生长、凋亡、迁移等过程的可视化数据,促进肿瘤细胞生物学行为的深入理解。