3D细胞培养技术揭示癌症复发机制

【字体: 时间:2008年08月06日 来源:Cancer Research

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 科学家们应用新三维细胞培养系统找到肿瘤复发机制,休眠的转移性肿瘤细胞可在多年沉寂后重新复活。新的研究发现,肿瘤周边微环境的变化可能引起休眠肿瘤周围的骨骼结构发生变化,最终导致肿瘤复发。对这些从休眠到激活状态的变化机制的研究有助治疗和预防癌症复发。本研究由美国国立癌症研究所(National Cancer Institute,NCI)领导,相关结果发表在8月1号的《Cancer Research》上。

  

 科学家们应用新三维细胞培养系统找到肿瘤复发机制,休眠的转移性肿瘤细胞可在多年沉寂后重新复活。新的研究发现,肿瘤周边微环境的变化可能引起休眠肿瘤周围的骨骼结构发生变化,最终导致肿瘤复发。对这些从休眠到激活状态的变化机制的研究有助治疗和预防癌症复发。本研究由美国国立癌症研究所(National Cancer Institute,NCI)领导,相关结果发表在8月1号的《Cancer Research》上。

 

乳腺癌在手术治疗后很长的时间里保持休眠状态,在重新出现临床症状前癌组织悄悄转移,直至再次出现癌症症状,通常复发在原发肿瘤手术摘除多年后。根据NCI的研究者Jeffrey E. Green(医学博士,项目的主要领导者)说,最近研究数据发现,大多数的病例都显示,癌细胞种子早在癌症早期阶段已经开始散播。大约30%的乳腺癌患者在癌症诊断出后的早期阶段就被发现乳腺癌细胞已经转移到骨髓里。这些癌细胞从原发癌症部位转移出来到其他的部位,但是不显示出临床症状。

 

大部分转移的癌细胞到其他的部位可能被机体杀死,但是有一小部分的癌细胞仍旧存活在其他部位,处于休眠的状态,等待时机,多年后一旦时机成熟,癌细胞就重出江湖。休眠的癌细胞对常规的癌症治疗药物具有抵抗力,比如说对化疗就具有抵抗力(化疗药物针对的是活化分裂的癌细胞),因此有时候看上去癌症摘除手术很成功,但是仍旧逃脱不了复发的厄运。

 

这也就说明,癌细胞具有自身的调节机制,它可保持休眠,也可将激活开关打开,重新活跃在人体里,肿瘤的大小和形态受血液支持的限制,因为癌细胞的生长需要大量的氧气和营养。科学家们研究这些转移机制的目的有二,或延长癌细胞休眠的时间,或快速激活癌细胞增殖(可用化学药物杀死增殖的癌细胞,而对休眠期的癌细胞暂无有效的杀死策略)。治疗休眠期癌细胞的研究遇到阻碍,缺乏一个活体的模型模拟机体癌细胞休眠状态,无法模拟癌细胞休眠时仍保持微量扩散的模式。

 

随着研究的深入,科学家们意识到肿瘤微环境是癌症发生的关键影响因素。细胞外基质(extracellular matrix,ECM)是微环境中的关键组分,它可与癌细胞直接接触。细胞外基质对肿瘤生物特性和发生机制具有重要的影响,它支持癌细胞的血液和营养供应,促进肿瘤组织血管生成。并且,癌细胞黏附ECM可激发细胞产生信号,调节细胞不同的生长阶段。因此,肿瘤细胞和ECM间的反应是肿瘤细胞转移的关键影响因素。

 

在这研究中,国立癌症研究所的Dalit Barkan博士和同事研究一种新型的三位细胞培养体系,在这一新系统里,研究者可以在活体里研究不同类型的转移癌细胞在休眠期或是活跃期与ECM间的相互作用机制。这种三位培养体系可在实验室里长时间研究各种肿瘤细胞。这些研究结果表明,癌细胞在休眠期是在等待时机,等待转移灶里的血管生成,为它提供足够生长的养分和氧气,所以癌细胞在细胞分裂期就紧急刹车,进入休眠期。研究证明,转移灶里的肿瘤组织复活生长关键的影响就是癌细胞与ECM的相互作用。

 

Green说,我们对癌细胞激活机制的研究是希望可找出新的治疗途径,将癌症转移开关一直维持在“off”的状态,这样确保转移到其他部位的癌细胞一直处于休眠状态。

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