难怪肿瘤长得快!宗晖教授团队《细胞》发文,揭示癌细胞“偷换身份”促生长

学术经纬  |   2020-02-19 07:45

来源:学术经纬

不受控制的大量增殖,是肿瘤臭名昭著的一大特征。在顶尖学术期刊《细胞》近日发表的一篇论文中,美国弗吉尼亚大学(University of Virginia)的宗晖教授带领研究团队,通过对髓母细胞瘤的研究,揭示了癌细胞通过改变细胞身份、促进肿瘤生长的一种新机制。而不同类型细胞在其中扮演的角色,也让科学家们看到了潜在的干预方法。

髓母细胞瘤是在一种儿童中最常见的脑瘤,半数患者的发病年龄不足6岁,主要发生于小脑,是中枢神经系统恶性程度最高的肿瘤之一。

“尽管肿瘤细胞在体内的生长速度非常快,但是当我们把肿瘤细胞取出来,放入实验室培养皿中,它们不仅长得慢,而且只能存活很有限的时间。”宗教授介绍。注意到这样一个“悖论”后,他们猜测,这和肿瘤所处的微环境有关,髓母细胞瘤细胞在体内很可能获得了其他类型细胞的协助。

▲这项研究的共同第一作者Jiang Ying博士和通讯作者宗晖教授(图片来源:UVA;Dan Addison, University Communications

为检验这一猜想,研究人员们利用一种名为双标记嵌合体分析(简称MADM)的小鼠遗传系统,在动物体内模拟髓母细胞瘤发生、发展的过程,并能以单细胞的分辨率追踪突变细胞的变化。

在这种疾病模型中,新产生的癌细胞会带上绿色荧光标记。但实验结果让研究人员意想不到:肿瘤外其他类型的细胞都是无色的,却有一类星形胶质细胞和癌细胞一样呈现绿色这在其他正常的脑区区域不会发生。

“星形胶质细胞实际上与髓母细胞瘤的预后不良有关,但是过去没有人怀疑它的起源,因为正常情况下,髓母细胞瘤的起源细胞不会产生星形胶质细胞。”宗教授解释说。一系列实验表明,与肿瘤细胞有相同颜色的星形胶质细胞,实际上正由肿瘤细胞转分化而来。“有少数肿瘤细胞几乎完全改变了它们的身份,转分化为另一类不同的细胞。

而这些星形胶质细胞在肿瘤微环境中的“所作所为”进一步让研究人员感到意外。它们分泌的炎症因子,会刺激脑中的免疫细胞——小胶质细胞,让小胶质细胞产生胰岛素样生长因子(IGF1)作为回应,而IGF1是肿瘤至关重要的生长因子!概括说来,就是少数肿瘤细胞转变身份,变成另一种细胞,再迫使第三种细胞帮助肿瘤生长。

本研究的示意图(图片来源:参考资料[1])

过去的观点认为,髓母细胞瘤只是一种类型的细胞失去控制大量增殖。而这一新结果让人们对髓母细胞瘤的“简单”认识不得不发生改变。

宗教授推测,多细胞类型形成的复杂网络不会是髓母细胞瘤中的特例,而是会常见于各种类型的癌症。他说:“就像新器官的形成一样,癌症是由相互支持和相互调节的一系列细胞类型形成。细胞网络的形成应该是普遍的。”

肿瘤布下如此“煞费心机”的细胞网络来快速生长,但在癌症研究者的眼中,这里恰是阻止肿瘤生长的机会所在。例如,想办法让小胶质细胞减少IGF1的产生,甚至还可以把小胶质细胞激活为攻击肿瘤的模式。研究团队正在准备设计有效的策略通过塑肿瘤微环境,切断肿瘤细胞的支持,最终达到检测、预防和战胜癌症的目标

参考资料

[1] Maojin Yao et al., (2020) Astrocytic trans-Differentiation Completes a Multicellular Paracrine Feedback Loop Required for Medulloblastoma Tumor Growth. Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.12.024

[2] Childhood brain tumor discovery may unlock new treatments for many cancers. Retrieved Feb. 17, 2020, from https://news.virginia.edu/content/childhood-brain-tumor-discovery-may-unlock-new-treatments-many-cancers

来源:global_academia 学术经纬

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