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Cell子刊:科学家们找到能用来杀死癌细胞的微生物

2017/06/21 来源:生物探索
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导读
美国Rush大学医学中心在6月19日的Developmental Cell上发表了新的发现,首次揭示铜绿假单胞菌毒素可以用来杀死癌细胞。由于凋亡细胞发出“补偿性增殖信号”让新细胞来替代,该过程的关键蛋白是铜绿假单胞菌的靶标,所以铜绿假单胞菌的毒素可以用来阻断替代凋亡癌细胞的信号。


美国Rush大学医学中心在6月19日的Developmental Cell上发表了两个突破性的发现,研究结果首次揭示了将死的细胞是怎样确保它们被替换,并提出了一种巧妙的缩小肿瘤的方法。

文章的通讯作者Sasha Shafikhani博士说:“我相信,这一发现将在癌症生物学和癌症药物的开发中有重要的影响,而对其他的疾病如糖尿病足溃疡的治疗也有用处。”

铜绿假单胞菌毒素能杀死癌细胞

该小组在研究微生物杀死癌细胞的同时,做出了两方面的发现。多年来,Shafikhani的实验室一直在研究铜绿假单胞菌,这是一种致命的细菌,但只是对那些已经受伤或生病的人而言。这种致病细菌分泌几种毒素,使其能引起感染。比如ExoT一个这样的毒素,会抑制细胞分裂,严重阻碍伤口愈合,但它也可以杀死癌细胞。

找到可以用于对抗癌症的ExoT的致死机制,对于研究人员来说几乎是偶然的。20年来,医学研究人员一直在想,细胞在正常凋亡过程中死亡之前,如何设法提醒它们的邻居需要更换它们并补偿它们的死亡,以确保生物体的存活。铜绿假单胞菌致命的习性让他们获得了灵感,Shafikhani的团队发现“补偿性增殖信号”会在这个过程中发生点什么。


凋亡细胞发出“补偿性增殖信号”让新细胞来替代

这是第一次,研究人员观察到在“补偿性增殖信号”过程,垂死的细胞释放包含CrkI蛋白的微泡,扩散到相邻的细胞促使它们增加联系,创造出新的细胞来代替那些垂死的。

凋亡是生命的一部分。这篇文章中写道:“在人类正常组织周转的过程中,大约每秒有一百万个细胞死亡,这是通过高度调节的细胞凋亡程序性死亡过程来完成的。细胞凋亡不是细胞死亡的唯一类型,并不是所有凋亡的细胞都会释放‘补偿性增殖信号’。”

该过程的关键蛋白是铜绿假单胞菌的靶标

不仅如此,Shafikhani和他的同事们已经证明,如果他们在“补偿性增殖信号”过程敲除CrkI蛋白基因或通过ExoT毒素抑制它,会阻止细胞代偿性增生。这是铜绿假单胞菌利用受损组织的一个技巧,但它也有治疗疾病的可能性。

细胞凋亡是癌症研究者特别感兴趣的,因为目前大多数癌症药物通过凋亡杀死癌细胞。然而“补偿性增殖信号”会让肿瘤细胞的凋亡没那么有效。被治疗的癌细胞是可以被诱导死亡,但在它们死亡之前,它们会要求附近的癌细胞替代它们,所以药物失去效力,肿瘤继续存在。

Shafikhani说如果死亡的癌细胞和相邻的癌细胞的交流能被阻断,希望是被治疗的癌细胞在死亡时不会被取代,肿瘤能够消失。Shafikhani说:“如果让凋亡不伴随着‘补偿性增殖信号’是可能的,我们已经开发了提高治疗有效性的新药物。”

“补偿性增殖信号”也可以被加强促进伤口愈合

Shafikhani介绍在癌细胞中,“补偿性增殖信号”过程和通信需要中断,以防止新的癌细胞的发育;但在其他条件下,“补偿性增殖信号”过程可以被加强,以加速愈合过程。这个发现另一个用处是可以使用这些小泡促进糖尿病因为组织细胞功能障碍和失去再生能力而愈合不好的伤口。

参考资料

Apoptosis and Compensatory Proliferation Signaling Are Coupled by CrkI-Containing Microvesicles

Study shows how an opportunistic microbe kills cancer cells

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