形成血管的癌细胞将铜离子向细胞边缘传递（图）

　　

生物通报道：美国阿贡国家实验室（Department of Energy's Argonne National Laboratory）和芝加哥大学的研究人员利用阿贡实验室高级光子源（Advanced Photon Source）的射线（beamline），发现在肿瘤扩散中发挥关键作用的血管生长和铜离子之间有相关性。

在现有血管的基础上生长出新血管的过程，专业术语为血管生成（angiogenesis）。虽然血管生成对生长、发育和伤口愈合过程非常关键，但另一方面“为虎作伥”，帮助肿瘤在体内扩散，因此成为治疗癌症的研究热点。

铜是血管生成的一个关键元素，在许多生命活动中扮演重要角色。能够在不破坏身体机能的同时降低体内铜含量的物质，能够抑制血管生长，这些物质中有一些已应用于临床的癌症治疗中。然而，血管生成对铜的敏感性的生物学基础一直不为人知。

阿贡实验室和芝加哥大学的研究人员所采用的工具是阿贡实验室的高级光子源的X射线荧光显微成像技术，此技术为西半球最智能的X射线源，可观察血管生成细胞模型中和乳腺癌组织切片中的铜分布情况。

阿贡实验室生物学家、实验带头人Lydia Finney说，铜在正经历血管生成的细胞中的分布情况和在普通细胞中的分布情况明显不同，这也许是铜减量法（copper-reducing，生物通编者译）治疗癌症的机理。文章刊登于《PNAS》。

Finney首先利用特殊的生长因子，在8小时内，使人类微脉管内皮细胞形成毛细管样结构，然后利用成像法检测这些结构中的元素分布情况。

APS功不可没，Finney等使用的APS 射线用特定光学将连续的X射线聚焦到亚微米点上，使样品被逐点扫描。通过能量散射探测器收集每个点上发射的荧光谱，研究人员获得了包括磷、硫、铁、铜和锌在内的各种元素的浓度和空间分布图象，然后将这些元素图谱覆盖到细胞的光学图象上，将元素与细胞结构联系起来。

                        

图：XFM高清晰扫描HMVEC 丝状伪足的尖端。下图为光学图象，上图为金属分布图（人工），红色、绿色、蓝色分别代表P、Zn和Cu，左下角的重复区域证明细胞中铜跨膜迁移。

研究人员发现在头两个小时内，细胞中80－90％的铜重新定位到血管生成细胞向外发射的的卷须状结构的尖端，证明铜的确在血管生成中作用特殊。

为了在活体上证实此发现，Finney等检测富含新生血管的胸腺瘤组织切片，再一次发现含有新生血管的区域与非脉管区域、成熟血管区域相比，细胞中的铜定位于细胞的外围和任何可见的细胞结构外围。

Finney认为，这些发现改善了人们对去铜法治疗癌症的认识，如果一种药物能够终止血管生成过程中铜向细胞外部的迁移，有可能预防肿瘤生长。另外细胞内铜的动力学对金属结合蛋白所含有的金属离子的调节有重要提示作用。如果细胞中储存和应用的铜场所中这种动力学发生变化，那么金属离子（比如铜），和结合这些金属离子的蛋白、巨型分子之间的相互作用一定有流体力学变化。

研究受到美国能源部科学局的资助。（生物通记者 子元报道）