Nature子刊:转移癌细胞变形记

【字体: 时间:2013年06月26日 来源:生物通

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  来自美国卫理公会医院研究所、英国癌症研究学院和哈佛大学医学院的科学家们组成的一个研究小组报告称,发现控制细胞形状的一些基因发生改变可能是皮肤癌病程中的一个关键步骤。这项研究发表在近期的《自然细胞生物学》(Nature Cell Biology)杂志上。

  

生物通报道  来自美国卫理公会医院研究所、英国癌症研究学院和哈佛大学医学院的科学家们组成的一个研究小组报告称,发现控制细胞形状的一些基因发生改变可能是皮肤癌病程中的一个关键步骤。这项研究发表在近期的《自然细胞生物学》(Nature Cell Biology)杂志上。

采用自动化的高通量筛查以及复杂的计算模拟,研究人员对数以千万计的基因工程细胞进行了筛查和分析,确定了十几个影响细胞形状的基因。他们的研究工作有可能推动更好地了解癌细胞的转移机制,并最终找到新的靶向性基因疗法用于癌症治疗。

论文的第一作者、美国卫理公会医院研究所系统医学和生物工程学系博士后研究员尹正(Zheng Yin ,音译)说:“我们发现通过改变细胞生长的方式,可以更好地模拟出活生物体中的情况,基因表达有可能对细胞形状产生了极大的影响。这具有重要的意义,因为许多的癌症生物学家们认为癌症转移某种程度上取决于细胞呈现不同的形状,逃脱限制,扩散至健康组织的能力。我们开发了一种方法,鉴别和分析了果蝇细胞的形状,随后在哺乳动物细胞中验证和扩展了这些研究发现。”

科学家们一开始对称作为血细胞(hemocyte)的果蝇免疫细胞进行了研究。在正常情况下,每个血细胞在大约98%的时间都只呈现5种不同形状其中的一种。与传统观点相反,其他的形状和“中间”形式少见,表明相比于慢慢煮沸的茶壶,控制细胞形状的基因作用上更像是电源开关。研究人员在实验室中对这些细胞进行遗传操作,生成的结果同样支持了这一观点。

接下来研究小组对人类和小鼠黑色素瘤细胞进行了检测,这些细胞也呈现出各种形状。研究人员鉴别出7种基因导致细胞呈现出一种特别圆的形状,或是细长的形状。其中的一个基因PTEN具有特别强的影响。当PTEN关闭时,几乎所有的细胞都变得细长或大而圆,两种形状都可以帮助癌细胞逃脱限制,穿行于血管,浸润到健康组织。尽管过去科学家们就知道PTEN是一种肿瘤抑制子,新研究揭示了关于它的新信息。

“提高圆形和细长形细胞的频率,为转移细胞提供了一种生存优势,而只采用一种形状或是高度可塑则不能获得这种生存优势,”论文的通讯作者、美国卫理公会医院研究所系统医学和生物工程学系教授Stephen T.C. Wong博士,和英国癌症研究学院的Chris Bakal博士说。

Bakal补充说:“细胞必须变成圆形,才能通过血流或侵入如脑等软组织,而呈现细长形状是为了通过如骨骼这样的较硬的组织。然而直到现在,我们对于细胞呈现其中的任何一种形状,以及如何在两者之间切换的机制仍知之甚少。”

尹正说,他希望来自本研究的数据将能够为细胞和发育生物学家所用,帮助他们了解许多不同类型的动物细胞改变形状的机制和原因。

他说:“我相信这一数据集具有很大的潜力。除了圆形和细长形,我们还看到了三种不同的形状,少数的细胞群大量呈现中间形状,大有可能促使生成新的假说。”

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

A screen for morphological complexity identifies regulators of switch-like transitions between discrete cell shapes

The way in which cells adopt different morphologies is not fully understood. Cell shape could be a continuous variable or restricted to a set of discrete forms. We developed quantitative methods to describe cell shape and show that Drosophila haemocytes in culture are a heterogeneous mixture of five discrete morphologies. In an RNAi screen of genes affecting the morphological complexity of heterogeneous cell populations, we found that most genes regulate the transition between discrete shapes rather than generating new morphologies. In particular, we identified a subset of genes, including the tumour suppressor PTEN, that decrease the heterogeneity of the population, leading to populations enriched in rounded or elongated forms. We show that these genes have a highly conserved function as regulators of cell shape in both mouse and human metastatic melanoma cells.

 

 

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