解开癌症之谜:癌细胞如何形成肿瘤?-观察-生物探索
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解开癌症之谜:癌细胞如何形成肿瘤?

2016/02/17 来源:生物通/王英
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导读
近期,美国爱荷华大学的两项研究,通过实时记录癌变的人乳腺组织细胞的三维活动,对这些问题提供了重要的见解。据认为,这是第一次有研究连续不断跟踪癌细胞的运动和吸积成肿瘤。


癌症是一种神秘的疾病,有很多原因。最大的一个问题是:肿瘤如何形成以及为什么会形成肿瘤?多年来,科学家针对这些问题开展了各种各样的研究,2015年1月,来自伦敦大学国王学院的研究人员揭示出了皮肤损伤引发肿瘤形成的一个新机制,这对于那些罹患慢性皮肤溃疡或水泡皮肤病的患者具有重要的临床意义。这项发表在《Nature Communications》杂志上的研究,阐明了免疫细胞天然感知细菌在皮肤肿瘤形成中所起的作用。

2015年12月,发表在Nature杂志上的一项新研究主张,大多数的癌症病例都是由于诸如有毒化学物质和辐射等一些可以避免的因素所导致。这篇论文试图驳斥了今年早些时候提出的一个观点,当时发表在Science杂志上的一份研究报道得出结论:内在细胞过程中的一些差异,是一些组织比另一些组织更频繁癌变的主要原因。

近期,美国爱荷华大学的两项研究,通过实时记录癌变的人乳腺组织细胞的三维活动,对这些问题提供了重要的见解。据认为,这是第一次有研究连续不断跟踪癌细胞的运动和吸积成肿瘤。

该研究小组发现,癌细胞通过延伸出各种各样的缆线,来抓住附近的细胞——癌变的和健康的细胞,并将它们卷绕起来。此外,爱荷华大学的研究人员报道称,肿瘤的形成只需要仅仅百分之五的癌细胞,这一比例迄今一直是未知的。相关研究结果发表在最近的《American Journal of Cancer Research》。

本文通讯作者、UI生物学教授David Soll指出:“它们不像彼此粘在一起的东西。而是这些细胞走出去,积极招募其他细胞。它是复杂的东西,它不是被动的。我们不知道在这个过程中是否有专门的细胞,这是一小部分的细胞,将所有其他细胞拉进来。”

研究结果可能使我们更为精确地识别致瘤细胞(那些形成肿瘤的细胞),并检测哪些抗体将是消灭它们的最好装备。Soll的Monoclonal Antibody Research Institute和Developmental Studies Hybridoma Bank,是由美国国立卫生研究院创建,作为为国家资源,由Soll领导,位于UI,同时包含世界上最大的抗体集合,可用于抗癌试验。

去年春天,在PLoS ONE上发表的一项研究中,Soll的研究小组发现,只有肿瘤细胞(来自各种各样的癌症,包括肺癌、皮肤癌和侵略性的脑肿瘤如胶质母细胞瘤)通过积极招募其他细胞而形成肿瘤。研究人员观察到,就像邪恶的使者一样,单个癌细胞将它们自己从最初的集群向外延伸,探测区域内的其他细胞。一旦它检测到一个细胞,延伸的细胞就抓住并拉动它,形成一个更大的团块。活动继续进行,随着肿瘤扩大,癌变的延伸会拉进越来越多的细胞——包括健康细胞。

Soll说:“只有在细胞之间的致瘤细胞,这就是发现。肿瘤细胞知道它们在做什么。它们形成了肿瘤。”问题是,这些细胞如何知道该怎么做。Soll假设它们回到原始的过去,那时这些细胞被编程形成胚胎。如果是真的,也许癌细胞——伪装成胚胎形成细胞,会招募其他细胞形成组织,然后形成层状结构,自我维持肿瘤形成和生长需要的结构。

想想一个死亡星球,建立足够的防御来抵御重复攻击。或者,少打个比方,细菌如何在表面形成一层坚不可摧的膜,从骨科植入物到导管。Soll说:“肯定有一个原因。你可能希望得到一个大的肿瘤,它能够形成一个微环境所需要的组织。就好像它建立自己的防御系统,对抗身体对它们的进攻。”

在AJCR论文中,研究人员比较了人乳腺组织细胞(MoVi-10')和一个弱致瘤性的亲本乳腺癌细胞株(MCF-7)的行为。首先,他们发现,在50小时的时间内,比起MCF-7,只有MoVi-10'细胞密度增加,主要通过连接在一起。

另外,在所有情况下,无论集群中MCF-7细胞和MoVi-10'细胞的比例如何,只有MoVi-10'细胞伸出,并引诱其他细胞——包括健康的细胞,长成为团块。作者写道:“这里的结果扩展了我们原来的观察,即,肿瘤细胞系和新鲜肿瘤细胞具有独特能力,能够通过主动形成细胞缆线,发生聚结。”

这一发现更加支持一个观念,即,肿瘤在多个地点同时发生,通过使用癌细胞缆线吸引更多细胞并扩大自身的细胞群。有人认为,肿瘤通过团块中的细胞变化,更多地产生,被称为“癌症干细胞理论”。

Soll的研究团队还发现,Mo-Vi10'细胞每小时移动92微米,大约是健康细胞速度的两倍。这很重要,因为它可以帮助科学家们更好地理解“肿瘤是如何快速形成的”。

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