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Nature子刊:癌症诱发源于中心粒的异常扩增

2018/03/30 来源:生物探索
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导读
近日,科学家在最具攻击性的癌症亚型中发现了癌细胞的关键特征—中心粒的数量和大小出现异常增加。这些特征可能有助于临床医生更好地抗击相关疾病。

Healthy cells (left image) display four centrioles, a normal number (in yellow). In contrast, breast cancer cells (triple negative) have extra centrioles (here 16, right image)(Gaëlle Marteil/IGC

最新成果

中心体是动物细胞中一种重要的细胞器,其作为动物细胞的主要微管组织中心,在癌症发生过程中它们的数量会发生异常,并且这种异常已被证明会引发小鼠肿瘤的产生。

每个中心体主要含有两个中心粒,中心粒被称为细胞的大脑,因为它们在细胞增殖、运动和交流中起着至关重要的作用。它们的数量和大小在正常细胞中高度受控。自从一个多世纪前发现这些结构以来,人们就提出这些结构数量的异常增加可能诱发癌症。

然而,目前对这种异常的发生率、后果以及起源的相关研究甚少。

对此,论文第一作者、葡萄牙Gulbenkian科学研究所的Gaëlle Marteil博士和古尔本涅西亚研究所(IGC)的Mónica Bettencourt-Dias博士等筛选了NCI-60(美国国立癌症研究规定的60种作为抗癌新药开发时必须筛查的癌细胞)人类癌症细胞系,对其中心粒数和结构进行了系统分析,相关结果于近日发表在《自然通讯》杂志上。

doi:10.1038/s41467-018-03641-x

研究过程

筛选结果显示,中心蛋白扩增在癌细胞系中广泛存在,并且在侵袭性乳腺癌中高度流行。此外,研究小组还发现了癌细胞的另一个反复出现的特征:中心粒大小失调。进一步的实验发现,严重的中心粒过度伸长可以通过中心粒断裂和异位原发灶的形成来促进扩增。

Mónica Bettencourt-Dias博士及其同事研究了人类癌细胞中心粒异常的发生率。“我们发现过长的中心粒形成过度活跃的中心体,使更多的微管成核,并扰乱染色体分离。” 博士说, “我们的筛选将中心粒扩增和大小调节确定为癌细胞反复出现的特征,并确定这些异常的新原因和后果。”

研究人员通过分析一组来自60人的9个不同组织的癌细胞系,得出结论:癌细胞通常具有额外的且较长的中心粒(这在正常细胞中是不存在的)。重要的是,研究小组观察到,多余的中心粒在侵袭性乳腺癌(如三阴性乳腺癌)和结肠癌中更为普遍。此外,研究小组还发现较长的中心粒更活跃,这扰乱了细胞分裂,有利于癌症的形成

意义前景

癌症是一种多样化的疾病,一些肿瘤比其他肿瘤更具侵略性,对化疗更有抵抗力。临床医生急于找到新的诊断、预后和治疗工具,使他们能够以更加个性化的方式预测结果并治疗患者。该团队认为他们的发现可能有助于这一过程。

“我们的数据证实,细胞内中心粒的数量和大小不受调节与恶性特征有关。”Gaëlle Marteil博士说,“这一发现可能有助于将建立中心粒特性作为肿瘤分类的方法,以确定预后并预测治疗反应。”

“我们分析的细胞系已经很好地表征了遗传变化和对治疗剂的抗性。”Bettencourt - Dias博士补充道,“我们正在与里斯本医学分子研究所Barbosa-Morais博士的团队和波尔图卫生改革研究所Joana Paredes博士的团队合作开展研究,共同探索针对癌症中心粒的新机制和治疗方法。”

参考资料:

Cancers of Many Kinds Give Centriole Amplification Starring Role

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