肿瘤遗传异质性

尽管大多数自发性肿瘤源于单细胞, 但人们逐渐认识到个体肿瘤的内部存在异质性, 这种差异涉及分化程度、细胞增殖率、侵袭和转移能力及治疗反应等众多方面。分子生物学研究也证实肿瘤演进过程中不断产生新的突变, 为肿瘤内部存在异质性增加了更有力的佐证。文章综述了关于肿瘤遗传异质性研究的主要进展。鉴于遗传异质性分析可为揭示肿瘤细胞的产生、扩散、转移的时间段提供重要信息, 文章以瘤内异质性为主线, 列举了遗传异质性存在的实验依据; 阐述了遗传多样性在人类个体肿瘤发展进化史中的研究价值; 介绍了遗传异质性产生的两种模式, 包括肿瘤干细胞模型和克隆进化模型; 总结了遗传异质性在肿瘤转移、治疗中的重要临床意义。文章最后展示了常用的遗传异质性的研究方法, 包括特定基因的分析方法和基于基因组水平的方法, 并对各自的优缺点进行了分析。     

水分异质性影响两种根茎型克隆植物赖草和假苇拂子茅的水分存储能力

水分在自然系统中呈异质性分布。有关水分异质性对克隆植物生长、形态和生理影响的研究已有大量的工作, 但是水分异质性对克隆植物存储能力, 尤其是水分存储能力影响的研究却十分缺乏。该文将两种根茎型克隆植物赖草(Leymus secalinus)和假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)进行水分异质性和同质性实验处理, 探讨水分异质性对克隆植物水分存储能力、生长和形态的影响。在异质性水分处理下, 两种克隆植物的间隔子、枝和根的含水量均显著增加。两种克隆植物对水分异质性分布的适应策略有所不同, 赖草通过降低单个克隆分株的生长、提高芽的数量以应对水分异质性, 而假苇拂子茅通过增强整个分株种群的地下部分(根状茎、根和芽)生长来应对水分资源的异质性分布。水分储存能力的增强可以提高克隆植物适应水分异质性的能力。     

克隆植物对异质生境的适应对策研究进展

生境异质性是自然生态系统的基本特征,植物生长的必需资源和环境胁迫因子均存在着复杂的时间和空间异质性。克隆植物是指在自然条件下具有克隆特性的植物,即可通过与母株相连的芽、根茎、分蘖或枝条等繁殖体产生无性繁殖的植物,这些繁殖体一旦定居便可成为潜在的独立个体。克隆植物具有独特的生境适应策略(如形态可塑性、克隆整合、克隆分工、觅食行为、风险分摊等),面对异质性的生境条件,它可以通过调整自身的生理和形态结构来适应异质生境。目前,对于克隆植物在异质生境适应行为的研究已有很多报道,然而系统性的归纳和总结尚有欠缺。综述了克隆植物在不同资源异质生境(光照、养分、水分)和不同胁迫生境(盐碱胁迫、风沙胁迫、重金属胁迫)下独特的适应对策。最后,针对克隆植物对异质生境的适应对策,进行了总结并对未来的重点研究方向提出建议：(1)时间异质性尺度上的考量;(2)异质性生境中生物因子的调控作用;(3)克隆植物入侵机制;(4)克隆植物在生态修复中的应用潜力。     

同源肿瘤克隆细胞蛋白表达和侵袭能力的异质性研究

摘要 目的：比较同源肿瘤细胞来源的不同单克隆表型差异。方法：采用极限稀释法,在悬浮培养条件下获取HCT116结肠癌细胞系的单个细胞,对每孔含单个的细胞进行扩增培养,获得子代单克隆,并以同样方法继续挑取单克隆,连续获得子三代克隆。根据单克隆形态特点,选取第三代的三株代表性的单克隆,采用Western blot和免疫荧光法比较其SOX2、EpCAM和Vimentin蛋白表达差异。采用放疗观察三株单克隆的Vimentin蛋白的动态变化,研究其放疗干预的时间异质性,Transwell体外侵袭实验比较克隆侵袭力的差异。结果：三株由单细胞扩增培养的同源第三代子克隆依然存在明显生物学差异。形态有明显区别的球形与不规则的克隆形态。不规则形态克隆更表现为SOX2低表达及Vimentin的高表达。并且在单个细胞水平上,同个单克隆群体内也存在个体细胞间蛋白的表达差异（Vimentin; EpCAM）。通过观察放疗前后Vimentin蛋白在不同时间点上的荧光强度,发现肿瘤单克隆细胞存在时间异质性。Transwell体外侵袭实验也显示三个同源克隆间存在明显的差异性。结论：同源的、连续单细胞扩增获得的第三代单克隆依然存在明显生物学差异,提示肿瘤内部异质性是其固有特征,并且在治疗干预下,也会引起肿瘤时间异质性的产生。     

骨髓增殖性肿瘤的研究进展

经典的BCR/ABL阴性的骨髓增殖性肿瘤(MPN),包括真性红细胞增多症、原发性血小板增多症及原发性骨髓纤维化,是一组起源于多能造血干细胞的恶性骨髓增殖性疾病.近年来,大量的研究使人们对MPN有了更深入的认识,本文将对MPN的发病机制、临床表现、诊断标准、预后判断及治疗等方面的研究进展进行综述.     

单细胞测序技术在肝癌研究中的应用

传统的细胞遗传信息研究方法是对大量混合细胞进行高通量测序,得到一群细胞基因表达的平均值,忽视了细胞间存在的异质性。肝癌作为一种人类常见的恶性致命肿瘤,其内部肿瘤细胞存在高度异质性,群体水平分析无法精确揭示其恶性细胞克隆结构和免疫微环境的细胞种类、状态和亚群分布,因此迫切需要进行单细胞水平的分析,这将有助于深入了解肝癌发病机制,进行精准肝癌分型指导临床治疗。同时发现,新型治疗靶点及有效生物标记物,为肝癌患者今后进行精准诊疗提供参考。本文综述了单细胞基因组和转录物组测序技术在肝癌免疫微环境、肝癌细胞异质性、肝癌细胞演化与诊疗和肝癌转移机制及生物标志物研究中的应用。本文还总结了在肝癌研究中,单细胞多组学测序技术在发现新肿瘤亚群、精确识别肿瘤细胞间的异质性和了解肿瘤微环境构成等方面的优势。     

Clonal performance of Scirpus yagara in multiple levels of substrate heterogeneity and submergence

荆三棱在多等级基质异质性与水淹处理下的克隆表现 环境异质性可以影响克隆水生植物的表现。鲜有研究者关注两个层次的环境异质性并将其融入 对克隆植物生态学的研究中。本研究的目的是: (1)检验不同基质异质性与水淹处理是否对植物表现产生相 似效应，(2)探索克隆植物的觅食行为。本研究将荆三棱(Scirpus yagara)置于不同基质异质性与水淹处理之中。基质处理包括1个均质性基质处理(湖泥与沙等体积混合)与3个异质性基质处理(湖泥斑块与沙斑块交错构建的两斑块、四斑块与八斑块基质)。水淹处理包括：0、10和30 cm。本实验测量了克隆分株数、克隆代数、叶数、球茎数、克隆分株高度、茎长、根状茎长、克隆半径、间隔子长、间隔子厚度、总生物量、球茎生物量与单个球茎生物量等性状数据。研究结果表明，水位上升导致克隆分株数、克隆代数、叶数和球茎数显著减少，同时基质异质性造成间隔子长度与间隔子厚度的显著变化。水位与基质异质性两因子对克隆分株数、叶数和间隔子长度产生了显著的交互效应。在两斑块基质与四斑块基质中，荆三棱对湖泥斑块表现出显著的觅食行为，更多的构件被放置于湖泥斑块中。尤其在两斑块基质中，所有的构件被放置于湖泥斑块中。在八斑块基质中，荆三棱表现出双向觅食，这导致构件在不同斑块中的均匀放置。研究结果表明，荆三棱的觅食行为与斑块大小具有相关性。     

异质性光照生境下克隆整合对外来入侵植物薇甘菊生长的影响

薇甘菊(Mikania micrantha)原产中、南美洲,1919年薇甘菊作为杂草在中国香港出现,目前已广泛侵入中国广东、海南、云南等省区,是世界上最有害的100种外来入侵物种之一。本文以海南重要外来入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)为实验材料,通过温室盆栽实验,研究了克隆整合对异质性光照生境下薇甘菊克隆片段生长的影响。结果表明:在异质性光照下,克隆整合显著提高了低光斑块分株的生物量,但同时降低了高光斑块分株的生物量,对克隆片段总体的生物量积累无显著影响,且这一结果不受资源输送方向的影响;克隆整合降低了异质性光照下克隆分株间根冠比的差异,加大了克隆分株间净光合速率的差异,且倾向于提高生长在高光斑块分株的比叶面积;克隆整合虽然并不能促进薇甘菊匍匐茎克隆片段在异质性光照生境下总体的生长,但可以促进低光斑块下分株的生长,因而,克隆整合可促进薇甘菊从开阔生境向低光生境(森林、杂草群落等)的入侵能力,因此,克隆整合特性是薇甘菊对异质性光照环境的重要适应对策之一。     

克隆整合对异质性土壤养分生境下薇甘菊生长的影响

环境资源的异质性在自然界中普遍存在。克隆植物能通过克隆整合较好地适应异质性生境。本文以海南外来强入侵性植物薇甘菊为材料,通过温室盆栽试验,研究克隆整合对异质性土壤养分生境下薇甘菊克隆片段生长的影响。结果表明:在养分异质下,克隆整合显著提高了低养分斑块分株的生物量,但同时降低了高养分斑块分株的生物量,对克隆片段总体的生长无显著影响,且这一结果不受资源输送方向的影响。克隆整合对薇甘菊克隆分株的光合速率和比叶面积影响较小,但当近端分株处于高养分条件时,其改变了克隆分株的根冠比。这些结果指示:克隆整合有利于异质性土壤养分条件下薇甘菊对低养分斑块的占领。因此,克隆整合可影响薇甘菊对资源异质性生境的入侵能力,它使薇甘菊能够扩展到低养分斑块,从而提高其入侵扩散能力。     

线粒体DNA的异质性与检测方法

线粒体DNA的异质性在生物学、医学、法医、生物技术等领域有重要的应用。本文从自然发生(包括体细胞突变、父系渗入和杂交)和人工产生(包括转基因、细胞融合、核移植和转线粒体)两大方面系统地介绍了线粒体DNA异质性的产生机制及其遗传。并介绍了线粒体DNA异质性的检测方法,已知突变位点mtDNA异质性的检测方法有原位PCR技术、PCR-RFLP和实时荧光定量PCR技术,未知突变位点mtDNA异质性的检测方法有长PCR技术、时相温度梯度凝胶电泳(TTGE)和变性高效液相色谱(DHPLC)等。最后对克隆生物中线粒体异质性检测的应用实例作了介绍。     

异质性UV-B辐射下NO在活血丹光合特性中的作用研究

我们前期研究发现异质性UV-B辐射下NO参与克隆植物紫外吸收物和抗氧化酶活力的整合过程。光合作用在植物生长过程中十分重要,但异质性UV-B辐射下NO在克隆植物光合特性中是否发挥作用仍不清楚。本研究模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物活血丹为材料,研究异质性UV-B辐射下,NO清除剂在克隆整合提高活血丹气体交换参数和叶绿素含量中的作用。结果表明:与处于同质UV-B辐射环境相比,异质UV-B辐射下连接处理中的活血丹UV-B辐射端气体交换参数和叶绿素含量显著增加,但NO清除剂改变了这一趋势,说明NO作为信号分子在克隆植物生理整合提高了活血丹光合生理特性中发挥重要作用,有助于全面认识UV-B辐射在克隆植物生长调控中的作用,为了解异质性UV-B环境下克隆植物生理整合的机理提供理论依据。     

肿瘤异质性：精准医学需破解的难题

肿瘤异质性是恶性肿瘤的重要特征,表现为同一种恶性肿瘤不同患者个体之间或者同一患者体内不同部位肿瘤细胞间从基因型到表型上存在的差异.这种差异可表现为不同的遗传背景、不同的病理类型、不同的分化状态、不同的基因突变谱和转录组、蛋白质组表达谱等,体现了恶性肿瘤在演进过程中的高度复杂性和多样性.肿瘤异质性给肿瘤的治疗带来极大的困难,一直是肿瘤发生发展机制研究领域重要的科学问题.本文综述了肿瘤异质性的生物学特征及其可能的形成机制,并对"精准医学"时代如何针对肿瘤异质性设计更为有效的个性化治疗方案进行了思考.     

HepG2及其克隆形成细胞端粒酶活性的异质性研究

目的研究端粒酶在肝癌细胞株HepG2及其克隆形成细胞中的表达,探讨不同增殖能力的肝癌细胞中端粒酶活性的异质性,为肝癌的诊断以及治疗提供新的思路。方法利用软琼脂克隆形成实验富集分离人肝癌HepG2细胞的克隆形成细胞;常规培养HepG2及其克隆形成细胞,利用免疫细胞化学、Western blotting和RT-PCR检测hTERT蛋白和mRNA在HepG2细胞及其克隆形成细胞中表达的异质性。结果①HE染色显示,克隆形成细胞的胞核较HepG2细胞大,核仁明显;细胞伸出较多的细长突起,并连接形成网状。②免疫细胞化学染色显示,hTERT在HepG2细胞的表达以细胞质为主,克隆形成细胞则以细胞核为主。③Western blotting和RT-PCR结果显示,克隆形成细胞中hTERT蛋白质和mRNA的表达均高于HepG2细胞。结论①hTERT在HepG2细胞及其克隆形成细胞中的表达存在异质性,且在克隆形成细胞中表达较高。②hTERT在HepG2细胞及其克隆形成细胞中的表达模式提示克隆形成细胞具有肝癌干细胞的特征。     

异质性光对野牛草叶片解剖结构的影响

自然界中植物生长所需资源通常呈异质性分布, 具有发达匍匐茎的野牛草(Buchloe dactyloides)在蔓延过程中相连克隆分株常生活在异质性的光环境中。有研究证明, 在异质性光条件下, 植株幼叶的叶片解剖结构受成熟叶所处光照条件的影响, 而异质性光条件下克隆分株的叶片形态解剖结构是否也受相连分株所处光照条件的影响则未见报道。通过设置高光(全光照)和低光(遮阴)两个水平, 对由匍匐茎相连的野牛草克隆分株施以同质和异质性光处理, 研究了异质性光对野牛草叶片解剖结构的影响。结果发现: 在异质性光环境中, 遮阴的野牛草克隆分株的主脉直径、维管束鞘细胞个数、叶片厚度以及近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度均显著降低; 同质性的低光处理对这些指标则没有显著影响。在异质性光处理下, 未遮阴姊株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度以及远轴侧的气孔大小显著增加, 而未遮阴的妹株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度、气孔密度和气孔大小、叶片厚度和维管束鞘细胞个数则会降低。同质高光处理下克隆分株近轴侧和远轴侧的气孔密度和气孔大小显著高于同质低光。野牛草克隆分株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度、气孔密度和气孔大小受相连分株所处光照条件的显著影响。该研究结果表明: 未遮阴的姊株因为与遮阴的妹株相连而显著受益, 而未遮阴的妹株则因为与遮阴的姊株相连而损耗严重; 在异质性光处理下, 遮阴分株叶片形态上缩减的可塑性生长是为减少维持其存活的消耗, 提高遮阴分株存活率的一种适应性表现。     

匍匐茎草本植物形态可塑性、整合作用与觅食行为研究进展

综述了匍匐茎型克隆植物在形态可塑性、整合作用及觅食行为方面的研究进展。资源斑块性分布是生境异质性的特征之一,适应于异质性生境,匍匐茎植物对环境资源表现了一系列可塑性反应。本文着重从匍匐茎植物对光、水、肥的可塑性反应及其整合作用以及觅食行为等方面的研究进行总结分析,以期对匍匐茎型克隆植物进行更广泛深入的研究。     

基于根系形态可塑性的空心莲子草克隆分工特征

资源在空间和时间上不均匀分布现象往往形成资源异质性斑块,克隆植物凭借强大的侧向生长能力占据广阔空间,分株间的生理连接促进了其对异质性生境的适应。克隆分株首先通过资源获取结构的功能特化来提高从各种资源富养斑块中的养分获取,然后通过克隆整合作用实现分株间的养分传输,这种功能特化和资源共享模式被称为‘分工’。该文以入侵克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,研究其根系对资源异质性分布的形态可塑性响应;通过调节光照强度和土壤养分来实现资源的异质性分布,共设置4个处理:1近端分株高光低养—远端分株高光低养(HL-HL),2近端分株低光高养—远端分株低光高养(LH-LH),3近端分株高光低养—远端分株低光高养(HL-LH),4近端分株低光高养—远端分株高光低养(LH-HL);使用WinRHIZO Pro软件分析相关根系指标,SPSS 18.0单因素方差(one-way ANOVA)分析方法分析异质性条件对近、远端分株以及整个克隆片段的影响。结果表明:异质性斑块中经历高光低养的分株分配更多的生物量到地上部分,经历低光高养的分株分配更多的生物量到地下部分,空心莲子草通过调整对地上和地下部分的生物量分配比例实现了克隆分工;异质性斑块中,生长在富养斑块中的空心莲子草分株根系有更高的根生物量、根长、根表面积、根体积以及分枝系数等,表明空心莲子草分株根系通过对异质性斑块的形态可塑性变化提高了土壤养分的吸收能力。由此可见,空心莲子草通过对资源获取结构的功能特化提高了其资源吸收能力,这可能是其具强入侵能力的重要原因。     

异质性生境中的植物克隆生长：风险分摊

在异质生境中克隆生长使克隆分株处于不同的小生境中,从而将基株死亡风险以不同方式分摊。分摊有利于维持或提高基株适合度,因此,植物克隆生长被认为具有对小尺度生境异质性的生态对策性意义。拟—年生克隆草本Trientalis europaea对养分梯度的反应给出了基株风险分摊的实例。文中提出—个关于分株间连接维持时间对生境异质性反应的假说。     

肝癌微环境时空异质性与个体化免疫治疗

肿瘤免疫微环境(tumor immune microenvironment,TIME)是一个高度复杂的生态系统,肿瘤细胞与免疫细胞在时间、空间维度动态互作,产生时空异质性(spatiotemporal heterogeneity)。值得注意:肝癌免疫微环境异质性与临床表型显著相关;抗原呈递、趋化因子、免疫代谢等相关机制参与了免疫微环境异质性的时空调控。未来,随着研究工具不断进步、对时空异质性解析逐渐深入,基于个体免疫微环境动态特征,建立个体化免疫治疗(personalized immunotherapy)新策略,将使更多肿瘤患者获益。     

根状茎型植物扁秆荆三棱对土壤养分异质性尺度和对比度的生长响应

土壤养分的空间异质性在自然界普遍存在, 而克隆植物被认为能很好地适应和利用土壤养分异质性。尽管尺度和对比度是异质性的两个重要属性, 但有关土壤养分异质性的尺度和对比度及其交互作用对克隆植物生长和分株分布格局影响的研究仍比较缺乏。在一个温室实验中, 根状茎型草本克隆植物扁秆荆三棱(Bolboschoenus planiculmis) (异名扁秆藨草(Scirpus planiculumis))被种植在由高养分斑块和低养分斑块组成的异质性环境中。实验为两种尺度处理(大斑块和小斑块)和两种对比度处理(高对比度和低对比度)交叉组成的4种处理组合。在每个处理中, 高养分和低养分斑块的总面积相同; 在所有4种处理中, 土壤养分的总量也完全相同。无论在整个克隆(植株)水平, 还是在斑块水平, 尺度、对比度及其交互作用对扁秆荆三棱的生物量、分株数、根状茎长和块茎数的影响均不显著。然而, 在斑块水平, 扁秆荆三棱在高养分斑块中的生物量、分株数、根状茎长和块茎数均显著高于低养分斑块, 而在高养分斑块中相邻分株间的距离(间隔物长)小于低养分斑块, 并且这种效应均不依赖于斑块尺度的大小和对比度的高低。因此, 在土壤养分异质性环境中, 扁秆荆三棱可以通过缩短间隔物长, 并可能通过提高根状茎的分枝强度, 把较多的分株和潜在分株放置在养分条件好的斑块中。这种响应格局体现出克隆植物的觅食行为, 有利于整个克隆对异质性资源的吸收和利用。然而, 该实验中的尺度和对比度对扁秆荆三棱分株的放置格局均没有显著效应。作者推测, 在一个更大的斑块尺度和(或)对比度范围内, 扁秆荆三棱对土壤养分异质性的响应可能不同。因此, 下一步的研究应涉及更广泛的尺度和对比度。     

根茎克隆植物生态学研究进展

根茎在植物的无性繁殖、克隆分株间信息交流和物质交换、预测资源斑块的质量等方面具有重要意义,并且根茎克隆植物的研究涉及生物入侵、全球变化等诸多生态学前沿领域。作为一种重要的克隆植物类型,根茎克隆植物在资源异质性生境中表现出特有的适应方式,这种方式可以通过形态可塑性、觅食行为、生理整合以及适合度来具体表征。着眼于根茎克隆植物,总结和分析了国内外近年来的研究案例,并对形态可塑性起源与多样性的限制假说和适应假说、觅食行为中的强度觅食和广度觅食策略、克隆分株间间隔子保持和断裂的利益权衡等热点内容进行了讨论。最后联系生态学学科前沿,提出了本领域在未来需要重视的研究方向。