美国研究人员发现,癌细胞生长能量源自机体回收利用蛋白质的过程。小鼠实验显示,阻断这一过程,肿瘤开始萎缩,癌细胞几乎不再转移。
这项研究有助开发治癌新药,关键是如何有选择地抑制机体回收利用蛋白质。
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研究人员先前知道,癌细胞需要耗用大量葡萄糖,作为支撑非正常快速生长和分裂的能量,却不清楚癌细胞如何获取所需能量。
最新研究显示,癌细胞以加快细胞自噬方式获取能量。细胞自噬是机体一种重要防御和保护机制,是把受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输至溶酶体,继而消化降解的过程。
耶希瓦大学爱因斯坦医学院发展分子生物学教授安娜・库埃沃告诉记者:“溶酶体不仅是垃圾箱,更像小型回收站。在那里,细胞残骸转变成能量。癌细胞似乎知道如何优化这一进程,以获取所需能量。”
库埃沃及其同事在40多种人体肺部、乳腺和肝脏肿瘤细胞中发现,分子伴侣介导的自噬水平高于正常状态,而肿瘤周边正常组织的这一类型自噬处于水平正常。
抑自噬
“我们改变基因,阻断这一回收利用进程,癌细胞随即停止分裂,大部分死亡,”库埃沃说,“我们还把这种方法运用于小鼠,结果小鼠的肿瘤显著萎缩,几乎完全停止转移。”
研究人员认为,有选择地阻断癌细胞分子伴侣介导的自噬可能成为缩小肿瘤、阻止癌细胞转移的“有效策略”。
库埃沃说:“今后研究中,我们希望开发药物,以实现操纵基因达成的效果;我们同时将继续探索如何用基因操纵手段治疗不同类型的肺癌。”
阻转移
这项研究所获结果由最新一期美国《科学―转化医学》杂志发表。
美国科罗拉多大学的安德鲁・索伯恩教授和加利福尼亚大学旧金山分校的贾延塔・德布纳特认为,研究结果“激动人心”。
他们说,分子伴侣介导的自噬抑制剂可能有助治疗癌症,因为它们可能抑制肿瘤生长,弱化癌细胞转移能力。
不过,索伯恩和德布纳特说,迄今为止,“就选择地抑制病患体内分子伴侣介导的自噬,没有可行方法”。
不敢做切片?摄护腺MRI,精准揪出男人「长寿癌」新型抗癌物美登素(DM-1)的传输系统候选发展药物DBPR186外国研究证实:蜜蜂毒素可用于抑制恶性乳腺癌细胞一线使用免疫疗法加化疗 活化免疫系统成晚期肺癌治疗利器 约翰霍普金斯大学医学院的科学家们通过研究发现了一种新方法,能通过选择性地攻击细胞分裂机器的核心来杀灭某些不断繁殖的人类乳腺癌细胞,目前仅在实验室培养和患者机体自身衍生的细胞中进行检测的技术未来或有望帮助研究人员开发新型药物,从而杀灭一部分患者机体的乳腺癌细胞,而且还不会损伤其机体其它健康的细胞。
研究者Andrew Holland表示,某些最广泛使用的癌症药物如今能够杀灭快速分裂的癌细胞,却有非常明显的缺点,包括杀害癌细胞的同时也会伤害到健康细胞。研究者指出,细胞分裂过程中未被检查的错误会诱发细胞发生遗传错误,在某些情况下就会促进癌症的发生和进展。
由于所有的哺乳动物细胞拥有者相似的细胞分裂过程,于是研究人员便开始在实验室培养多种细胞,并从中寻找对于癌细胞而言非常特殊的细胞分裂机制。
随着研究的不断深入,研究人员偶然发现了一类人类乳腺癌细胞系,其依赖于中心粒来进行分裂和生存,中心粒扮演着中心体结构核心的角色,当细胞分裂时中心体能够组装赋予细胞形状并帮助分裂DNA的蛋白的薄壁管,然而,很多细胞会在缺少中心体和中心粒的情况下不断分裂。
乳腺癌细胞系和患者衍生的类器官(PDO)中TRIM37表达和合成致死性的其他特征(图源:Nature)
其他细胞在没有中心粒的情况下也能存活,但研究员发现,这些在实验室培养的乳腺癌细胞却无法存活,深入分析后,研究者发现,中心粒依赖性的乳腺癌细胞携带有一部分特殊的基因组,这段基因组会被异常地复制很多次,研究者在大约9%的乳腺癌中发现了这些改变,接下来研究者对这些高度拷贝区域所编码的基因进行研究,最后发现了一种能高水平编码名为TRIM37蛋白质的特殊基因,该基因能控制中心体。
对合成的致命杀伤过表达TRIM37的细胞,需要PLK4抑制剂选择性(图源:Nature)
研究人员也检测了一种能干预高水平TRIM37的细胞中的细胞分裂过程,研究者使用了一种名为PLK4抑制剂的药物,该抑制剂能干扰制造中心粒的蛋白,他们将这种药物添加到携带正常水平TRIM37的乳腺癌细胞中,发现了完全相反的结果,即乳腺癌细胞无法再继续分裂,且大部分细胞停止了生长或者发生了死亡。
这项研究中,证实了为何高水平的TRIM37会让细胞对移除中心粒的药物变得异常敏感,正常细胞在没有中心粒的情况下能够分裂,因为中心粒周围存在一种中心粒外周物质,其能够扮演与中心体相同的角色。
非中心体PCM焦点有核微管,有助于DLD-1细胞中的纺锤体组装(图源:Nature)
研究员发现,高水平的TRIM37会促进细胞降解中心粒外周物质,通过添加药物来移除中心粒,细胞或许就没有方法再组装能帮助细胞分裂期间DNA分裂的薄壁管结构了。
后期研究人员希望能进行更为深入的研究来寻找类似于本文研究中所使用的PLK4抑制剂的更为稳定的药物,同时他们还想尝试识别对这些抑制剂较为敏感的其它人类癌细胞系。
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据外媒报道,找到更安全、更有效的治疗癌症方法的核心目标是在保证健康细胞不受损害的情况下将癌细胞杀死。现在,科学家们提出了一种可以依赖普通家庭用品的治疗方法。该团队的新纳米颗粒就像特洛伊木马一样将离子潜入到癌细胞并对其进行破坏,同时又显示出一些作为预防复发疫苗的潜力。
据悉,这项技术是由乔治亚大学的研究人员开发而出,这个全新的抗癌武器是氯化钠纳米颗粒,也就是盐,其利用癌细胞对钠离子的脆弱性来发挥作用。在维持细胞内低钠浓度和细胞外高钠浓度上,细胞膜起着至关重要的看门人作用。
这种平衡对癌细胞的健康至关重要,这就给了科学家们一个很好的机会来通过改变来对其进行干预。SCNPs能够伪装它们携带的钠离子,这样它们就不会被膜识别,然而等它们进入细胞膜后就会在那里制造混乱。
一旦进入癌细胞,它们就会溶解成数百万的钠离子和氯离子进而破坏细胞的防御系统并最终导致细胞膜破裂。这不仅会诱发细胞死亡,而且还能让分子泄漏到体外从而引发免疫反应、进一步击退病原体。
“实际上,这种机制对癌细胞的毒性比正常细胞更大,因为癌细胞一开始就有相对较高的钠浓度,”乔治亚大学化学副教授Jin Xie说道。
跟对照组相比,注射了SNCPs的患癌小鼠其肿瘤生长被抑制了66%,并且在这个过程对主要器官没有产生任何副作用。科学家们还将它们作为疫苗进行了测试,将SCNPs注射到已经杀死癌细胞的小鼠体内。这些小鼠对另一种癌细胞挑战表现出了“更强的抵抗力”,这些小鼠在两周多的时间内都没有出现肿瘤情况。
令人感到高兴的是,当SCNPs发生降解它就会变成盐,这意味着其对人体无害。随着进一步工作的展开,这项技术可能可以带来更有效、对一系列癌症副作用也会少得多的治疗。
“这项技术非常适合于对癌细胞的局部破坏,”Xie说道,“我们希望它能被广泛应用到膀胱、前列腺、肝脏和头颈癌的治疗中。”
相关研究报告已发表在《Advanced Materials》上。
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美国科学家日前发现,一种蛋白可使乳腺癌细胞在体内移动时存活下来,并形成新的肿瘤,这一过程称为转移。他们的结论源于实验室实验以及小鼠模型,从而解释了最常见的乳腺癌类型,即浸润性导管癌中的转移机制。这种被称为“E-钙粘蛋白”的蛋白质似乎限制了癌细胞内的分子应力,使它们足以存活至形成新的肿瘤。这项研究成果发表于9月4日出版的《自然》杂志,可能为预防乳腺癌的复发带来新的方法。
研究人员之前认为,癌细胞必须失去E-钙粘蛋白才能转移。”细胞生物学教授、约翰斯·霍普金斯金梅尔癌症中心癌症侵袭和转移项目的联合总监、研究负责人Andrew Ewald说,“这很难解释为何患者的乳腺肿瘤通常仍会继续表达E-钙粘蛋白。我们的研究旨在测试这种蛋白在最常见的乳腺癌亚型,即浸润性导管癌转移过程中的作用。”
Ewald指出,绝大多数乳腺癌和其他癌症所致死亡都是由转移引起的,因此,预防转移是癌症研究的关键目标。从科学角度而言,转移分为许多不同的阶段,包括癌细胞侵入健康的乳腺组织、逃逸原发肿瘤、进入血管并在其中存活、进入新的器官,以及在肺部等远处器官中生存并播种新肿瘤。
癌细胞会在转移早期从原发肿瘤中脱离,已有大量研究重点探讨了癌细胞如何通过E-钙粘蛋白在分子层级相互黏附。在一些癌症中,例如被称为浸润性小叶癌(ILC)的乳腺癌类型,清除E-钙粘蛋白的基因突变似乎是发生转移的关键因素。然而,在一些其他类型的癌症中,例如在浸润性导管癌(IDC,最常见的乳腺癌类型,占所有乳腺癌诊断的80%以上)中,这种蛋白质得以保留甚至过度表达,这是科学家至今无法解释的矛盾之处。
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