PNAS：環境造就癌轉移

日期：2012-10-24 08:35:05

乳腺癌的轉移依賴于腫瘤細胞中的遺傳學改變，Johns Hopkins大學的一項新研究顯示，癌轉移也同樣依賴于腫瘤的蛋白外環境，科學家們提出，乳腺癌細胞周圍的蛋白網絡可能含有關鍵性分子信號，觸發了乳腺癌的轉移，該文章發表在近期的美國國家科學院院刊PNAS雜志上。

研究人員甚至發現，腫瘤外環境竟能誘使健康乳腺細胞像癌細胞那樣入侵周圍的組織。而健康的外環境能夠使腫瘤細胞留在原地，較少侵入周圍組織。

“乳腺癌最危險的就是它的轉移能力，”Johns Hopkins大學醫學院細胞生物學助理教授Andrew Ewald博士說。進一步了解乳腺癌轉移的觸發機制，將幫助人們對癌轉移進行阻止和治療，以避免癌轉移造成的死亡。

人們普遍認為，癌細胞在逐漸累積遺傳學改變的過程中獲得了擴散的能力，也有研究顯示癌細胞轉移時其外環境的蛋白含量及蛋白三維構象也發生了變化。只不過，此前人們并不清楚外環境的改變是否會促使癌轉移。

研究人員將腫瘤細胞從它們的環境中分離出來，將提取的人乳腺癌細胞植入兩種不同的商業化3D凝膠，一種凝膠模擬健康乳腺組織周圍的蛋白網絡，而另一個模擬乳腺腫瘤的外環境。這些凝膠是通常用于腫瘤侵襲研究的工具，第一個凝膠系統中是包裹健康乳腺組織的蛋白，這種蛋白薄層是乳腺組織的分子邊界。第二個凝膠系統中則完全是膠原I，膠原I在乳腺腫瘤附近含量很高。

如果癌細胞擴散完全由遺傳學改變決定，那么兩個凝膠系統中的腫瘤細胞行為就應該相似。而研究人員發現這兩個系統中存在明顯的差異。在腫瘤外環境系統中，有88%的腫瘤細胞進入了外環境，這種擴散也是轉移的第一步。而正常外環境的系統中，只有15%的腫瘤細胞進入了外環境。這表明腫瘤外環境對癌轉移的作用比人們所預想的更為直接。

研究人員推測，如果蛋白外環境能夠促使癌細胞轉移，那么也可能會誘使正常細胞脫離健康乳腺組織。為此了驗證這一點，他們分別提取了健康小鼠和乳腺癌小鼠的乳腺細胞，并將其植入膠原I凝膠以模擬腫瘤外環境。結果顯示，在該環境中健康細胞的擴散幾乎和腫瘤細胞一樣多。

不過他們發現，健康細胞的擴散比較短暫，癌細胞則會持續擴散。為了了解健康細胞擴散停止的原因，研究人員分析了細胞上與外環境直接接觸的蛋白。在正常乳腺組織中，這些外環境蛋白形成的薄層是細胞與周圍環境的邊界。在提取組織進行實驗時，這一邊界受到破壞，使乳腺細胞直接接觸到了邊界外的蛋白網絡。研究人員發現，健康乳腺細胞“自我矯正”的行為與蛋白邊界的重建是一致的。