人们普遍认为恶性肿瘤往往是由单克隆起源的。但是,基于现有的许多研究表明,大多数类型的肿瘤中普遍存在广泛的瘤内异质性。即使标本取自同一组织学来源的肿瘤细胞群体也可根据其不同的基因组学、形态学和生物学特征化分为不同的亚类。恶性肿瘤的这种单克隆起源与其多样性的异质群体似乎是非常矛盾的存在方式。因此,为了更好去理解其中可能参与的缘由,许多研究试着从不同的方面去揭示它的因果关系。有些认为,这可能是由于肿瘤细胞的内在固有特性所引起的,比如与正常细胞不同,肿瘤细胞所携带的基因组极其不稳定,常伴有DNA纠错调控、修复能力的异常,导致其突变率往往高于正常情况下许多个数量级单位。而后,有研究更提出了与之相对的观点。他们认为,肿瘤细胞的许多异质性更来源于对不同外部环境压力下造成的结果。在体外或体内的环境下,肿瘤细胞所处的微环境各不相同,从而造成肿瘤不同的适应性改变,进而引起的差异性。随着研究不断深入完善,现在对肿瘤细胞产生异质性的认识,更可认为是复合因素造成肿瘤群体处于不断动态变化的进化过程。其影响因素不仅仅归咎为一个或几个。有研究者利用多色谱系示踪方法,揭示了同一肿瘤处于不同进展时期,其克隆群体有不同的亚类,并且其构成比也存在很大动态改变的,其中不同细胞群体间也会起到互相影响的作用。与此同时,近些年,更多的来自于对临床肿瘤样本的研究也证明,肿瘤细胞的异质性更具有时间和空间上的特性。时间异质可指随着病程与治疗过程的延续,肿瘤疾病的初始治疗和后续反应会差别巨大。而空间异质更可指的是不同病灶间的同类肿瘤其生物学特性也具多样性。国外有研究者通过对单一肿瘤团块的多部位取样以及早晚期肿瘤样本间的基因序列比对发现,不仅同一瘤内的不同部位异质性明显,并且早晚期同类型的肿瘤进化模式差别也是存在的。通过对肿瘤疾病动态进化类型的研究拓展了人们以往对肿瘤异质性认识的局限性,但同时也引申出为了肿瘤治疗获得性收益的最大化必须面对的问题,对于不同阶段的肿瘤疾病,在精准医学如何治疗上提出了更高的要求。不过目前许多研究依然具有局限性。由于许多伦理因素,基于临床肿瘤样本的研究往往只能根据疾病进展的某个特殊时期取样,肿瘤整体上的进化过程的推测往往只能基于单一或少数的时间窗口点。因此,这可能很难真正意义上去了解肿瘤疾病整体上的进化轨迹和各自限制,加上诸多个体病人体质与治疗干预的不可控因素,其最终所得的数据结果非预期可控。本研究为了更清楚地展示纯粹意义上的肿瘤进化模式,我们试着以基础细胞学研究为理论依据,在给定的培养条件和时间段内,尝试通过分离来源于HCT116细胞系中的单个肿瘤细胞并继而悬浮扩增培养,随后建立了三代克隆肿瘤细胞株。这些来自于单个肿瘤细胞传代增殖而来的克隆细胞群体,在遗传学上可认为均具有同源、（近）等基因特征。因此,对于这样的一类纯化后的细胞群体,可以使我们清晰地了解并量化出肿瘤细胞本质上的原因所造成的差异。然而,当我们在此基础上观察的这类克隆细胞群体时发现,不论是在传统培养条件下或是外加的X射线照射刺激下,各克隆细胞群体之间的基因组学、表观性状还是生物学功能上异质性依然是存在的,即使在第三代克隆中也是如此。比如染色体核型分析,证实各克隆间存在相当一部分比例是新增的变异细胞群体。并且在我们分析了的各代克隆细胞整体的拷贝数变异（CNV）,其结果也说明有大部分新增突变基因组的比例,而且其涉及的染色体区域并不具有特征性,更可认为是散发性的或称中性改变的（Neutral evolution）遗传进化模式。在经过X射线的照射刺激后,我们也同样发现各克隆间耐受性的差异是巨大的,明显的克隆间的残存分数可差异几十倍。不过,对于能最终抵抗X射线照射的残存细胞群体中我们却发现有一些特殊的细胞群体存在。通过进一步对这些特殊细胞群体的认识,我们能确认,在放疗刺激后,残存的肿瘤克隆细胞经历了与正常培养条件下明显不同选择性的进化过程。这些特殊的细胞群体或称核内复制的多倍体巨细胞（Multinucleated polyploidy cells/Endopolyploidy cells）具有某些独特的性质。它们体积增大、胞核巨大,在放疗后由于DNA损伤引起的有丝分裂灾难,在4-6天开始经历了细胞周期G/M期的生长阻滞,从而开始出现。经历不断的核内复制和细胞周期再循环,它们有一部分依旧能保持细胞活力。在随后的实验中,我们通过荧光免疫原位杂交等方法发现,这些巨核大细胞在继续维持的培养过程中,能进一步经历一种叫“Neosis”的新生细胞再生方式,最终产生有别于其本身多倍性巨细胞的二倍体新生后代细胞。更值得我们注意的是,虽然经过了一系列的放疗后选择进化过程,这些新产生的二倍体细胞仍然可以保持与亲本细胞相似的遗传特征,比如染色体的核型数等。因此,相对于许多研究观点认为的肿瘤细胞进化模式是以选择性进化模式为主,我们的研究结果则更进一步地揭示出了不同条件下复合进化模式的存在和转换。至于肿瘤细胞群体是否在其整个演化过程中涉及哪些进化方式,很大程度上取决于其所处的遗传生物学背景和外部环境因素。