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解决癌细胞领导者和追随者依赖关系可能减少或预防癌症转移


        当癌细胞从肿瘤分裂成致命的转移瘤时,它们被认为是以群集或包装形式传播,这种现象被称为集体侵袭。埃默里大学血液研究所的科学家们已经了解到,入侵性组织的成员并不完全相同。



         最近,科学家在“自然通讯”(Nature Communications)上报道,构成侵入性包装的肺癌细胞具有作为领导者和追随者的特殊作用,这些作用依赖于彼此的流动和生存。

       研究者说,肺癌中的领导者和追随者之间的差异及其相互依赖关系可能是未来旨在减少或预防癌症转移的治疗关键。因为他们发现领导者和追随者细胞具有共生关系,依靠每个的生存和入侵。转移性侵袭是癌症最致命的一面,最终的目标是找到破坏共生关系的药物。

       研究者们开始观察一种大量的肺癌细胞在嵌入3-D蛋白凝胶中的行为。细胞通常与领导细胞在尖端粘在一起,但偶尔,几个细胞从触角伸出群体。当领导细胞变得脱离或意外死亡时,追随者就不能再动了,例如,在一部特别的电影中,我们看到一个领导细胞离开了其余的细胞,然后似乎意识到没有“人”人跟着他,他实际上做了一个180,并回去抓住细胞跟随他。

        为了研究使领导和跟随细胞彼此不同的原因,研究员们开发了一种用激光标记培养细胞的技术,从荧光绿变为红色,然后分离红细胞,他们称这种技术为SaGA,用于时空基因组和细胞分析。一旦孤立,领导细胞维持其侵入行为并具有独特的形状。当加入纯化的追随者时,领导细胞将恢复追随者的流动性和类似触角的入侵行为,即使领导者只占组合的百分之一。尽管领导细胞的状态是持久的,但追随者将在培养一两个月后“产生”新的领导者。

        领导者在开启或关闭的基因模式中显示与跟随细胞的几个差异。例如,领导细胞比追随者分泌更多的VEGF(血管内皮生长因子)。VEGF对于血管的生长是很重要的,并且是抗癌药物的目标,例如贝伐单抗,其商业上称为阿瓦斯丁(Avastin)。领导细胞自身不需要VEGF用于侵入性行为,但VEGF似乎对于包装形成是重要的,因为它是领导者提供给追随者的一个移动因素。

       相比之下,追随者提供给领导者的就是成长和生存的能力。当与追随者分开生长时,领导者以以较慢的速度增加数量,细胞周期不稳定,并且具有更多的“泡沫”,这是细胞膜的隆起。研究人员发现,与追随者的联系解救了这些问题。领导者和追随者之间的其他分子差异包括领导细胞中的牵引产生FAK(粘着斑激酶)活性和追随者中生长促进的Notch信号 - 这两者是破坏领导者和追随者之间共生关系的潜在途径。

       在乳腺癌中已经观察到由特征性细胞引起的类似的集体侵袭现象,但是在每个系统中,不同的基因和生物化学途径似乎是很重要的。研究者认为集体入侵所需要的将取决于癌细胞面临的环境压力,而且可能会随着治疗而转变,SaGA技术首先依赖于在细胞中具有称为Dendra的可光转换荧光绿色蛋白质。    

       相关实验室正在测试在研究衍生自癌症患者的肿瘤组织中是否可以使用类似的方法。SaGA可以应用于额外的细胞类型或环境,或其他类型的癌细胞行为,如耐药性。这对以后治愈癌症探索新方法提供了重要作用。


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