PNAS：癌癥發(fā)生擴散的“最佳突破點”
日期：2017-02-23 08:54:35
癌細胞為了轉(zhuǎn)移，必須先從腫瘤和圍繞其周圍的細胞外基質(zhì)（ECM）中脫離出來，要做到這一點，癌細胞需要將其細胞拉長成魚雷形狀。來自賓夕法尼亞大學，Wistar研究所的研究人員在最新研究中發(fā)現(xiàn)在這些細胞和ECM之間施加的物理力可以驅(qū)動這種形狀變化，這表明靶向ECM韌性的藥物可以用于預防癌癥轉(zhuǎn)移。
這一研究成果公布在《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜志上。
腫瘤周圍的細胞和組織被統(tǒng)稱為腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME），這種環(huán)境與癌癥的發(fā)生、生長和擴張有密切的關(guān)系。細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)也是其中的一部分，此前的研究表明癌細胞從原發(fā)性腫瘤中發(fā)生轉(zhuǎn)移時，需要形成暫時的侵襲性偽足來突破腫瘤周圍的ECM的結(jié)締組織，就像是突破一張堅韌的網(wǎng)一樣。
在最新這篇文章中，賓夕法尼亞大學的Vivek Shenoy教授領導的研究組詳細描述了癌細胞和周圍ECM的反饋機制，解釋了如何癌細胞如何突破ECM中的膠原纖維，“我們發(fā)現(xiàn)的就是導致癌細胞表型發(fā)生變化的機械因素，這是第一次定量分析癌細胞從腫瘤侵入時的形狀，“Shenoy說。
研究人員提出假設，認為這種相互作用的關(guān)鍵因素是在ECM的韌性網(wǎng)中找到一個“最佳突破點”。
“腫瘤中的細胞具有粘性，如果沒有ECM上的膠原纖維拉動這些細胞，就無法打斷它們之間的粘附。但是如果ECM粘性太強，牽扯力太大，基質(zhì)中的孔洞就會變得太窄，癌細胞無法突破出來，”Shenoy說。
研究人員利用計算機模擬這些相互作用，再在實驗室進行匹配實驗，看看結(jié)果是否有效。“我們利用嵌入膠原基質(zhì)中的黑色素腫瘤作為3D模型，體外模擬癌細胞離開原發(fā)腫瘤 ，侵襲其它組織時在體內(nèi)發(fā)生的事件。我們的觀察結(jié)果與計算機模型完全匹配，也補充了部分內(nèi)容。這項研究從機械生物學的角度再次證明了腫瘤微環(huán)境對協(xié)調(diào)癌細胞的命運，決定預后，以及治療療效具有關(guān)鍵的影響，”文章的另外一位作者Ashani Weeraratna說。
癌癥機械生物學也將為癌癥的診斷和潛在治療提供新的信息。未來也許通過觀察腫瘤外的變化，就能了解癌細胞是否會擴散。
2015年范德堡大學的研究人員在美國細胞生物學學會（ASCB）年會上提出，細胞外基質(zhì) (ECM)能幫助腫瘤細胞轉(zhuǎn)移，“為癌細胞遷移搭建了一條穿過細胞外基質(zhì)的高速公路”。
利用共焦成像技術(shù)，這組研究人員觀察到了CAFs將纖維連接蛋白重新排列成為平行束，而不是一般在ECM中看到的典型密集網(wǎng)格形狀。他們將癌細胞平鋪在源自CAFs的細胞外基質(zhì)上，同時也將癌細胞平鋪在正常成纖維細胞來源的細胞外基質(zhì)上作為對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)癌細胞能更容易的通過了CAFs鋪成的軌道。而且研究人員也發(fā)現(xiàn)CAFs與正常成纖維細胞在GTPase Ras活性上的區(qū)別，而后者參與了細胞移動，也參與了細胞如何從馬達蛋白肌球蛋白II中獲得能量的過程。
