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대장암의 빅뱅모델이 종양성장 역동에서 작용하는 시간의 역할을 찾았다

TYPE. DATE. 2015.08.20 NAME. 관리* FILES. 4.jpg

Big Bang model of colon cancer identifies role time plays in tumor growth dynamics

대장암의 빅뱅모델이 종양성장 역동에서 작용하는 시간의 역할을 찾았다. 

 



  

 

* 정확한 내용을 알려드리기 위해 원문과 번역문을 함께 알려드리겠습니다. 

 

A new model describing how colon tumors grow emphasizes the importance of time and the early origin of differences within and among tumors.

어떻게 대장암이 성장하는지를 기술한 새로운 모델은 시간과 종양안과 사이에서 차이의 조기 기원의 중요성을 강조한다. 

 

 

A “Big Bang” model of colon cancer is challenging current thinking about how tumors grow.

대장암에서의 “빅뱅”모델은 어떻게 종양이 자라는지에 대한 현재 생각에 도전을 한다. 

 



  

 

Natural selection is thought to govern tumor growth, which means that the cells present in a full-grown tumor are the most evolutionarily fit, or likely to survive. But the Big Bang model asserts that when a mutation occurs is more important than its evolutionary fitness in determining its prevalence in a full-grown tumor.

자연선택은 종양성장에 적용된다. 자연선택은 완전히 자란 종양에 존재하는 세포들은 가장 진화적으로 맞거나 혹은 생존의 가능성이 있음을 의미한다. 그렇지만 빅뱅모델은 완전히 자란 종양에서 주도적인 것으로 정해진 진화적 적합성보다는 언제 돌연변이가 생겼는지가 보다 중요하다고 주장한다.  

 

Christina Curtis, PhD, assistant professor of medicine and of genetics at the Stanford University School of Medicine, is the senior author of a paper describing the new model. The lead author is Andrea Sottoriva, PhD, former postdoctoral scholar at the University of Southern California. Curtis conducted most of the research for the paper as an assistant professor of preventive medicine at USC, in collaboration with Darryl Shibata, MD, professor of pathology there.

Christina Curtis(박사, 스탠포드의대 의학과 유전학조교수)는 새로운 모델을 기술한 논문의 선임저자이다. Andrea Sottoriva (박사, 사우스 캘리포니아대학의 박사후학자)가 선임저자이다. Curtis는 논문을 위한 대부부느이 연구는 USC에서 Darryl Shibata(박사, 병리학교수)와 협조하여 예방의학 조교수로서 수행하였다.  

 

The paper was published online Feb. 9 in Nature Genetics.

논문은 2015년 2월 9일에 자연유전학잡지에 발표하였다.  

 

The Big Bang model could be used to identify growth-pattern differences at points very early in the life of a tumor, at the resolution of just a few thousand cells. The researchers found that differences in early growth patterns were associated with whether the cells became a benign or malignant tumor: If growth was ordered, the cells would likely grow into an adenoma, or a benign tumor. But if the growth trajectory was disordered, the cells were likely to grow into a malignant, or cancerous, tumor.

빅뱅모델은 종양의 매우 매우 초기에 불과 수천의 세포의 해결능력으로 성장패턴의 차이가 이때 있음을 밝히는데 사용될 수 있다. 연구자들은 초기성장패턴의 차이가 세포가 양성일지 아니면 악성종양일지와 연관됨을 발견하였다. 만약 성장이 지러가 있으면 세포는 선종이나 양성종양이 될 가능성이 크다. 그렇지만 만약 성장궤도가 무질서하면 세포는 악성, 암종양으로 성장할 가능성이 크다. 

 



  

 

The researchers determined that early disordered growth patterns led to patterns of genetic variegation in mature, malignant tumors but not in benign adenomas. Curtis added that these findings suggest that tumors are “born to be bad,” and malignant potential is determined early. Cell mixing in the nascent tumor can give rise to detectable patterns of genetic variegation that could potentially serve as a biomarker, enabling early detection of cancerous growths, Curtis said.

연구자들은 조기무질서 성장패턴이 성숙된 악성종양에서의 유전자 다각화의 패턴을 유도하지만 양성선종에서는 그렇지 않음을 밝혔다. Cutis는 더하여 이런 발견으로 종양이 “나쁘게 태어난다”와 악성 잠재력은 조기에 정해짐을 제안한다. 발생기종양에서 세포의 섞임은 바이오마커로서 잠재적으로 가능한 유전적 다각화의 감지할 수 있는 패턴을 일으키고 이 바이오마커로 암성성장을 조기에 감지할 수 있다고 Cutis는 말한다. 

 

 

A panoramic view of tumor differences  

종양차이의 파노라마적인 모습 

 

Tumors are made up of a diverse spectrum of mutated cells. Cells within a single tumor vary, and tumors themselves differ from one another. Differences among and within tumors present challenges for diagnosis and treatment of cancer. It is thought that specific differences among tumors might determine which ones become malignant and which of these then go on to metastasize, or invade other parts of the body.

종양은 돌연변이세포의 다양한 스팩트럼으로 구성된다. 단일 종양안의 세포들은 다양하고 종양 그 자체는 서로 다르다. 종양안과 종양사이의 차이는 암의 진단과 치료에 도전이 된다. 종양간의 특이한 차이가 어떤 것이 악성이 되고 어떤 것이 전이가 진행될 것인지 혹은 신체의 다른 부분으로 침습할 것인지를 정할 것으로 생각한다. 

 



  

 

“Differences between tumor cells are pervasive,” Curtis said. “Yet the origins of these differences are poorly understood.”

“종양세포사이의 차이는 전반적이다. 아직은 이런 차이의 근원을 잘 모른다.”고 Curtis는 말한다.  

  

Curtis and her colleagues wanted to understand how and when genetic differences in tumors arise. This wasn’t easy to do: Direct observation of tumor growth is impossible, and tumors are not routinely detected until composed of at least 1 million cells. The researchers circumvented these obstacles by exploiting the fact that cells in full-grown tumors contain an “ancestry map” in their DNA. They created tumor ancestry maps by analyzing genomic data from mature tumors taken from the human colon during surgery and input the genomic data into a computational model. Like the Big Bang model of the formation of the universe, their model deduced conditions in the past based on current data.

Curtis와 그녀의 동료는 종양에서 어떻게 그리고 언제 유전적 차이가 생기는 지를 이해하기를 원하였다. 이것은 쉽지는 않다. 종양성장의 직접적인 관찰이 불가능하다. 연구자들은 이런 장애물을 피하여 완전히 자란 종양의 세포는 DNA에 “선조지도”를 갖는다는 사실을 연구하였다. 그들은 종양 선조지도를 수술시 인간대장에서 얻어진 성숙된 종양으로부터 얻은 유전체 자료를 분석하고 컴퓨터모델로 유전체 자료를 입력하였다. 우주형성의 빅뱅모델처럼 이 모델로 현재의 자료에 기반을 둔 과거의 상황을 추론하였다. 

 

Instead of cosmic radiation, the Big Bang model of human colon cancer growth uses genomic data from a mature tumor to infer how that tumor grew, starting from when it was just a small number of cells. The researchers studied both benign tumors and malignant tumors of the human colon to test the Big Bang model. Currently, clinicians cannot accurately predict which benign growths will ultimately go on to become malignant growths in the colon.

우주방사선 대신에 인간대장암성장의 빅뱅모델은 성숙종양의 유전체자료를 이용하여 어떻게 종양이 자라고 적은 숫자의 세포만으로 언제 시작하는지를 유추하였다. 연구자들은 빅뱅모델을 시험하기 위해 인간대장의 양성종양과 악성종양 모두를 연구하였다. 현재 임상의들은 어떤 양성이 긍극적으로 대장에서 악성성장을 할 것인지를 정확하게 예견하지 못한다.  

 



  

 

Using an array of genomic techniques, Curtis and her team profiled colorectal tumors at multiple spatial scales, ranging from single cells to tumor glands consisting of fewer than 10,000 cells, as well as “bulk” tumor fragments that were taken from opposite sides of a full-grown tumor. These methods provided a panoramic and high-resolution view of how cells within a tumor were different and how tumors from the same patient differed from one another. From the genomic data, the researchers reconstructed a tumor growth history. A tumor growth history can be thought of like a slide-show at a graduation party, which starts off with baby pictures and ends with images of the young adult. The Big Bang model describes how a tumor evolves from a few thousand cells to a full-grown tumor composed of billions of cells.

유전체서열기술을 사용하여 Curtis와 팀은 다양한 공간치에서 대장직장종양을 프로필하였는데 단일세포에서부터 만개이하의 종양샘 혹은 완전성숙종양의 반대편에서 얻은 무더기 종양분획까지였다. 이런 방법은 종양내에서 어떻게 세포가 다르고 어떻게 동일한 환자와 다른 환자가 다른지 파노라마와 고해상도 영상으로 제공한다. 유전체 자료로부터 연구자들은 종양성장력을 재구축하였다. 종양성장력은 졸업식장의 슬라이드쇼와 같다고 생각한다. 아기모습에서 시작하여 젊은 성인에서 끝난다. 빅뱅모델은 어떻게 종양이 수천의 세포로부터 수십억의 세포로 구성된 완전성장한종양으로 되는지를 기술한다. 

 

 

 

The importance of time in tumor evolution

종양진화에서 시간의 중요성 

 

The researchers discovered that the timing of a mutation was more important than the relative evolutionarily fitness advantage it conferred in determining whether cells harboring that mutation would be prevalent in a full-grown tumor. Mutations continuously occur throughout the tumor lifespan, but only those that occur early have enough time to expand to a detectable size through cell division.

연구자들은 돌연변이시간이 상대적인 진화적 적합성이익보다 중요하다는 것을 발견하였다. 이것이 그런 돌연변이가 잠복된 세포가 완전성장한 종양에 흔한지를 정하도록 하였다. 돌연변이는 종양의 생애동안에 지속적으로 생기고지만 조기에 생긴 것만이 세포분열을 통해서 감지될 크기로 확장될 시간을 갖는다.  

 

“What you see in the final cancer was there from the beginning,” Curtis said.

“마지막 암에서 보는 것은 시작부터 있던 것이다.”라고 Curtis는 말한다. 

 

The Big Bang model provides a new way to interpret colon tumor growth dynamics and predicts that the earliest mutations will be pervasive throughout the final tumor, the study says.

빅뱅모델은 대장종양성잔 역동을 해석하는데 새로운 길을 제공하고 조기의 돌연변이가 마지막 종양을 통해 만연함을 예견한다고 연구는 말한다. 

 

 


 

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