随着人们年龄的增长，血液干细胞及其克隆细胞会发生突变，这一过程被称为与年龄相关的克隆造血作用(ARCH)。ARCH可能是急性髓系白血病(AML)的一个危险因素，这是一种血癌。新的研究揭示了为什么有些ARCH患者会发展为AML而其他人不会。最近发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的这些发现，有可能通过识别高危人群从而对他们进行更密切的监测，显著推进AML的早期检测和治疗。

该研究由安大略癌症研究所(OICR)计算生物学高级首席研究员和主任philip Awadalla博士和纪念斯隆凯特琳癌症中心(MSK)计算与系统生物学成员Quaid Morris博士和OICR副研究员共同领导，展示了积极的，中性和负性进化选择作用于老化血液干细胞的突变，可导致某些ARCH患者AML。他们通过说明消极选择或“净化选择”是如何出现在没有继续发展成恶性肿瘤的个体中，阻止与疾病相关的细胞成为细胞群的主导。这些发现使得ARCH患者与非ARCH患者的AML风险有所区别。

阿瓦达拉说:“我们已经证明，在造血干细胞中发挥作用的进化力量群集可以是那些患血癌(如AML)风险增加的人的有力指标。”“能够根据风险准确地对患者进行分类，可以更频繁和深入地筛查具有相关进化特征的ARCH突变患者。”

该研究团队通过计算生成了超过500万的血液群体，训练了一个深度神经网络模型(一种机器学习)来识别不同的进化动力学，并使用该模型分析了进行了深度基因组测序的血液样本。这些样本来自92名继续发展为AML的患者，385名尽管存在ARCH但没有发展为AML的患者。这项研究是第一个使用单一工具系统来捕捉ARCH中多种进化力量相互作用的研究之一。

Morris说:“我们在这项研究中开发的模型可以显著增加ARCH作为血液恶性肿瘤生物标志物的价值。”“我们的团队期待着继续加强我们对ARCH的理解，并看到这些进展帮助患者。”

研究人员能够证明，随着时间的推移，这些可供选择的进化模型可以预测AML风险。类似地，这些工具能够识别破坏干细胞的突变可能积聚的基因。

OICR的Awadalla和Morris实验室的第一作者兼博士候选人Kimberly Skead说:“我们将深度学习工具和群体遗传模型应用于基因组测序，使我们能够以非常高的精确度对血液样本中的进化相互作用进行分类。”多伦多大学分子遗传学系和人工智能载体研究所。“这种水平的分辨率使我们能够理解积极和消极选择如何塑造衰老的血液系统，并建立与个人健康结果的牢固联系，这是潜在的临床应用的好兆头。”

“在未来，我们可以预期通过筛查血液样本来早期发现疾病和血癌。有了这些工具，我们可以更主动地监测人们的健康。早期发现癌症对于预防和有效治疗至关重要。

DOI 10.1038 / s41467 - 021 - 25172 - 8

Interacting evolutionary pressures drive mutation dynamics and health outcomes in aging blood