“形状改变”的癌细胞会促进癌细胞扩散

一项新的研究调查了转移性前列腺癌的癌细胞扩散过程(如图所示)。利用创新的技术和广泛的实验,研究人员已经证明前列腺癌细胞具有改变其细胞形状的能力,从而促进癌细胞的扩散。癌症就像是一个复杂的怪兽。

一项新的研究调查了转移性前列腺癌的癌细胞扩散过程。

利用创新的技术和广泛的实验,研究人员已经证明前列腺癌细胞具有改变其细胞形状的能力,从而促进癌细胞的扩散。

癌症就像是一个复杂的怪兽。当它在一个地方出现时是很难治疗;但是当它移动到身体的其他部位时(这一个过程被称为扩散),它就会变成更加严重的问题。

例如,前列腺癌可以传播到身体的任何部位。最常见的是,它通过血液或淋巴管进入骨骼,但它也可以到达淋巴结、肺、肝和大脑等其他部位。

了解肿瘤是如何向遥远的地方扩散并扎根的,这是许多研究的课题。癌症在外部组织中生长是需要一系列复杂的步骤,例如,癌症细胞需要能够在到达新地点的过程中存活下来,安全地连接到新的组织类型,并产生新的血管以提供营养。

细胞骨架和转移

其中一个焦点是肌动蛋白的细胞骨架在转移中所扮演的角色。细胞骨架存在于所有细胞中;它由一个复杂的相互连接的网状结构组成,即使在压力下,它也可以支持细胞并帮助它保持它的形状。

细胞骨架还有助于使每个细胞内的内部结构保持在适当的位置,同时也有助于改变细胞的形状并允许其转移。细胞骨架的一个组成部分是肌动蛋白丝,它是由蛋白质肌动蛋白的长串组成的。

最近,肌动蛋白的细胞骨架也与癌细胞转移有关。发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究,深入研究了细胞骨架与转移之间的关系。

来自巴尔的摩的约翰霍普金斯坎摩尔癌症中心的一组研究人员从5个前列腺癌的研究中获取了公共数据,其中包含了关于数百种转移性和原发性或者未转移癌症的化学和遗传学的细节。

黑色素瘤基因(AIM1)扮演的角色

特别令人感兴趣的是一种叫做黑色素瘤的基因(AIM1)。他们发现,黑色素瘤的基因(AIM1)所产生的蛋白质在20%到30%的前列腺癌中没有转移到身体的其他部位,40%的癌症是扩散的。

此外,在转移性前列腺癌中,它的黑色素瘤的基因(AIM1)比普通的前列腺癌相比减少了2到4倍。

虽然黑色素瘤的基因(AIM1)此前曾与黑色素瘤的发展有关联,但它的作用尚不清楚。

“我们的实验表明,黑色素瘤的基因(AIM1)蛋白的缺失使前列腺癌细胞能够改变形状、转移和入侵。”这些能力可以让前列腺癌细胞扩散到动物体内的不同组织,甚至也可能是人体内。”

---约翰霍普金斯大学博士MichaelHaffner

黑色素瘤的基因(AIM1)并不是唯一参与复杂转移过程的分子,但正如Haffner博士所言:“……在某些情况下,这似乎是它的重要组成部分。”

除了黑色素瘤的基因(AIM1)的数量上的差异,通过用染料跟踪蛋白质,研究人员还发现了蛋白质在细胞内定位方式的变化。他们发现,在正常的非癌变的前列腺细胞中,黑色素瘤的基因(AIM1)蛋白位于细胞的外部边界,与肌动蛋白配对,后者是细胞骨架的组成部分。

然而,在前列腺癌细胞中,这种蛋白质并没有在细胞的边界附近找到,也没有与肌动蛋白结合。

这种改变的位置在人体组织样本中可见,包括81个正常前列腺癌,87个原发性前列腺癌,以及52个已转移到淋巴结的前列腺癌。

在坎摩尔癌症中心的副教授VasanYegnasubramanian博士解释说:“看来,当黑色素瘤的基因(AIM1)蛋白水平下降时,或者当它在细胞内正常传播而不是局限于外边界时,前列腺癌细胞的支架就变得更有可塑性,能够侵入其他组织。”“

他们的理论是,当黑色素瘤的基因(AIM1)出现时,细胞的支架使其保持坚硬和正确的形状。如果没有黑色素瘤的基因(AIM1),这些细胞就会变成改变形状的细胞,能够迁移到很远的地方,并进入新的位置。

追踪癌症细胞的运动

为了探索这些形状各异的细胞是如何移动的,科学家们与细胞力学专家StevenAn博士合作。通过使用最先进的单细胞分析,他能够研究缺乏黑色素瘤的基因(AIM1)的前列腺癌细胞的细胞骨架的特性。

通过深入研究细胞力学的细节,发现没有黑色素瘤的基因(AIM1)的细胞,其细胞骨架比正常的黑色素瘤的基因(AIM1)水平的细胞多了一倍。他们对旁边的细胞施加的压力也比标准的黑色素瘤的基因(AIM1)水平高3到4倍。

这些类型的属性可以帮助细胞迁移和入侵其他组织。这一观察得到了进一步的实验的支持,结果显示,低黑色素瘤的基因(AIM1)的前列腺细胞容易在培养皿中迁移到其它空旷的地方,并且比正常黑色素瘤的基因(AIM1)的细胞快4倍地渗透到结缔组织的材料中。

黑色素瘤基因在小鼠的组织内实验

为了进一步证明在肿瘤转移中黑色素瘤的基因(AIM1)蛋白的重要性,研究小组转向了小鼠模型。他们将前列腺癌细胞植入了5只老鼠体内。这些细胞被证明能以标准的黑色素瘤基因(AIM1)100倍以上水平扩散到其他组织的。

需要注意的是,虽然减少了黑色素瘤基因(AIM1)的细胞能够成功地在老鼠的身体周围传播,但是它们不能在这些地方建立完整的菌落。这证明了黑色素瘤基因(AIM1)的消耗只是其中的一部分,还有许多东西需要了解。

正如Yegnasubramanian教授所说,“黑色素瘤基因(AIM1)可以帮助前列腺癌细胞在全身各处传播,但是当它们到达那里时,其他的东西可能会帮助它们形成完全的转移性肿瘤。”

研究小组计划继续他们在这个领域的工作,并且研究其它可能涉及的蛋白质。

来源:今日医学新闻

作者:TimNewman

翻译:麻省医疗国际左文超

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