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PNAS:癌细胞也倾向于组团行动

2016/02/04 来源:生物探索
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导读
在2月1日发表在PNAS的一份报告中说,根据Johns Hopkins大学在小鼠中的新研究表明,癌细胞很少单独形成转移瘤,而倾向于团体移动似乎来增加集体的生存机会。


因为有明显的安全性,即使是癌细胞也倾向于成群结队出现。在2月1日发表在PNAS的一份报告中说,根据Johns Hopkins大学在小鼠中的新研究表明,癌细胞很少单独形成转移瘤,而倾向于团体移动似乎来增加集体的生存机会。

 “我们发现癌细胞做两件事情来增加它们形成一个新的转移的机会,”Johns Hopkins大学的副教授 Andrew Ewald博士说,“它们打开一个分子程序,帮助它们通过体内不同的环境,然后它们组团迁移。”

Ewald介绍,传统观点认为,单个癌细胞离开原发性的肿瘤,进入循环系统,逐一占领身体的其他部位。但是肿瘤可以包含多克隆提出了问题:多克隆转移瘤是从哪里来的?他和他的团队利用小鼠乳腺癌不断转移到肺的模型,来着手解决这个问题的,使它成为一个有利的研究工具。

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有色标记显示细胞组团行动

在第一个实验中,Ewald和他的团队移除在特殊灯光下发出红色或绿色光的细胞遗传工程改造的老鼠的肿瘤。然后,他们将这些红色和绿色的肿瘤移植到小鼠乳腺中,原本乳腺的细胞没有发光,也没有在肺部转移。

如果单个细胞转移,细胞团块只会发一个颜色的光。相反,研究人员发现许多五彩的团块,统计所有的转移,小于百分之3的转移来自一个单一的细胞。

研究人员在肿瘤组织外周的组织、周围的血管和循环血液中进行查找,以观察细胞团块在他们到达目的地肺组织之前情况。在每一步中,他们都发现了五彩的细胞群。


在肺组织(蓝色)显示来源于小鼠乳腺(红色和绿色)的肿瘤细胞

下一步,要弄清楚组团迁移是否给了细胞一个优势,团队比较了单细胞和集群形成克隆的能力。他们从模仿周围的乳腺肿瘤组织的,充满胶质样的商业产品开始两组相同细胞数的试验组开始。他们发现,在形成克隆时,集群比单一肿瘤细胞快15倍以上,当它们在小鼠体内重复试验时,在形成大的转移灶上的时间是100倍以上。

“你可以认为转移是惊人的比赛。” Ewald说,“细胞在生长和传播时会遇到许多不同的挑战,有些细胞在不同的事件上比其它的好,所以在一个群体中组团移动是有意义的。”

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转移的细胞有特定分子标记

Ewald说他的团队也在分析移动的细胞是否显示任何特定的分子标志,可以用来预测和最终防止肿瘤扩散。他实验室以前的工作表明:局部播散的,循环系统中的和肺转移的肿瘤细胞团经常表达的上皮细胞骨架蛋白,角蛋白14(K14)。所以他们从这点开始。

事实上,研究小组发现,在原发肿瘤和大的转移中K14水平是相当低的,但在少量的组团移动的细胞簇里表达是高的。RNA-seq分析显示,K14+细胞在桥粒和半桥粒粘附复合物基因是富集的,但MHCⅡ类基因很少转录。K14表达缺失可破坏多个转移效应的癌症效应因子的表达,包括肌腱蛋白C(TNC),Jagged1(JAG1),和epiregulin(EREG)。总之,研究揭示了K14作为一个调节肿瘤转移的关键因子并建立了一个概念,即K14 +肿瘤细胞群的共同组团传播占领远处的器官。

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开发针对转移细胞的新药

“因为大多数化疗药物靶向增殖的细胞、转移的细胞不会被它们杀死,这样使患者易发生新的肿瘤,” Ewald解释“我们的发现可以帮助克服这一弱点。”

他补充说,他的团队,能够使用K14分离两种细胞,比较它们的基因活动。“我们发现,在细胞增殖、转移中数十个基因活性的不同” Ewald说,“由于许多这些基因编码细胞表面蛋白,我们希望这些发现可能最终被用于开发新的药物,目标是转移的细胞。”

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