Nature子刊：新工具揭開癌轉(zhuǎn)移的秘密

日期：2014-03-11 09:21:01

來自北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員設(shè)計了一種新生物化學(xué)技術(shù)，將使得他們以及其他的科學(xué)家們能夠更比以往深入地探究維持我們健康狀態(tài)或是致病的特異細(xì)胞回路。laus Hahn博士實驗室在《自然細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Chemical Biology）雜志上對他們所開發(fā)的這項新技術(shù)進行了詳細(xì)描述。

新方法將有助于研究人員探究，稱作為激酶的特殊蛋白質(zhì)如何相互作用觸發(fā)如細(xì)胞移動這一特異細(xì)胞行為的機制。這些激酶的互作極其的復(fù)雜，目前對于它們的互作大部分未知。但研究人員知道這些激酶是疾病中的關(guān)鍵操控因子。

論文的資深作者、藥理學(xué)教授Hahn說：“我敢說你絕對找不出與激酶無關(guān)的疾病。要充分了解這些激酶過程非常的困難，但我們都知道它們非常重要。”

多年來，科學(xué)家們已經(jīng)能夠微調(diào)激酶來觀察發(fā)生的事件，例如導(dǎo)致細(xì)胞死亡或細(xì)胞移動或細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。但當(dāng)涉及到理解導(dǎo)致一種細(xì)胞行為的一連串激酶互作時，這些實驗只是觸及了表面。這些實驗也無法顯示快速事件的時間。Hahn說，這相當(dāng)?shù)闹匾驗橐环N蛋白何時激活與細(xì)胞將如何做出反應(yīng)息息相關(guān)。藥物開發(fā)者們一直以來都沒有考慮到這一點，這有可能是一些靶向蛋白的藥物不如科學(xué)家們希望的那樣很好發(fā)揮作用的一個原因。

Hahn 說：“想象一下，你是一名電氣技師，正在看著一個電路板，你所能做的就是插入某樣?xùn)|西，看著整個電路照亮，但你卻不知道電路板是真正如何運作的。而你想做的事情是將一個探測器放到一個元件上，開啟它，看看靠近這一元件的回路元件立即會發(fā)生什么。”

如果你能對所有的回路元件進行這一操作，那么你將會了解這一回路是如何構(gòu)建的。

Hahn說：“我們現(xiàn)正在活細(xì)胞中做這件事情，并觀察發(fā)生了什么。激酶是回路的組成元件。我們現(xiàn)在可以只激活一個激酶，實時研究它與另一個分子之間的互作。

這些激酶回路對于細(xì)胞活動，如代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)調(diào)控、運動、酶分泌和許多其他方面均至關(guān)重要。所有激酶都存在細(xì)微的差異，但它們都共同具有研究人員稱之為結(jié)構(gòu)域（domain）的一個組成部分。

在博士后研究人員Andrei Karginov的領(lǐng)導(dǎo)下，Hahn研究小組對Src激酶展開了研究，找到了一種方法利用結(jié)構(gòu)域附著一種人工蛋白使得Src失活。這一人工蛋白有一個結(jié)合位點。當(dāng)Karginov將一種藥物類似物添加到細(xì)胞生存的溶液中時，這一藥物類似物結(jié)合到這一位點，使得這一激酶失活。Karginov還能激活這一激酶，觀察細(xì)胞從靜止細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿印⑥D(zhuǎn)移細(xì)胞過程中任何時候細(xì)胞如何做出反應(yīng)——這些回路的照亮機制。

他們可以看到實時反應(yīng)，因此他們知道他們做了什么可引起細(xì)胞做出反應(yīng)。而采用其他的方法難于做到這一點。Hahn說，例如，遺傳操控細(xì)胞需要花費太多的時間。在你可以看到實驗結(jié)果之前，其他的蛋白質(zhì)會補償關(guān)閉的激酶。

Hahn技術(shù)克服了這一問題，使得他的實驗室更夠進一步地推動他們的研究工作。

Karginov開發(fā)了一種雙組件系統(tǒng)。在這一新系統(tǒng)中，添加藥物會引起激活激酶只與包含第二種工程蛋白的分子互作。Karginov不僅能夠在準(zhǔn)確的時間開啟激酶；他現(xiàn)在還能夠說出與激酶究竟與哪個回路元件互作。

ViaFect轉(zhuǎn)染試劑

他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)Src只與激酶FAK連接時，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變；細(xì)胞并未生成新的突起，而是伸展了突起。當(dāng)Src只與激酶CAS連接時，細(xì)胞增加了新突起，細(xì)胞的粘附能力也增高。這些行為是癌細(xì)胞移動的必要條件。實質(zhì)上，Hahn找到了一種方法來確定轉(zhuǎn)移的確切潛在機制。