eLife:供养肿瘤的液体

【字体: 时间:2019年04月18日 来源:

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  麻省理工学院的生物学家分析了包围胰腺肿瘤的间质液体成分,发现它们并不同于实验室用来培养癌细胞的培养基,也不同于血液。

  

麻省理工学院生物学副教授、Koch癌症综合研究所成员Matthew Vander Heiden说,研究结果表明,更接近这种组织液的培养基,可以帮助研究人员更好地预测实验药物对癌细胞的影响。

“很明显,肿瘤所处的环境很重要,但我认为在癌症研究中,人们已经过于偏向基因,以至于忘记了这一点,”文章通讯作者之一Vander Heiden说。

近年来,大多数癌症药物都是先在实验室培养的肿瘤细胞中进行评估。然而,人们越来越意识到,这种细胞生长环境不能准确地模拟肿瘤的自然环境,差异可能产生不准确的结果。

环境问题

科学家们早就知道癌细胞代谢营养素的方式与大多数其他细胞不同,这一策略有助于它们产生继续生长和分裂所需的构建基块,形成新的癌细胞。近年来,科学家们一直在寻求能干扰这些代谢过程的药物,其中一种药物在2017年被批准用于治疗白血病。

研制这种药物的一个重要步骤是在实验室培养的癌细胞中测试它们。通常用于培养细胞介质包括碳源(如葡萄糖)、氮和其他营养物质。然而,在过去的几年里,Vander Heiden实验室发现,在这种培养基中生长的癌细胞对药物的反应与在小鼠癌症模型中不同。

David Sabatini是Whitehead研究所的成员,也是麻省理工学院的生物学教授,他还发现,如果癌细胞生长在一种类似人体血浆营养成分的培养基中,而不是传统的培养基中,用药的影响是不同的。

Vander Heiden说:“这项工作以及世界上其他几个组织机构的类似结果表明,环境非常重要。对于我们来说,这真的是一个警醒,我们要真正知道如何找到癌症的依赖性,我们必须获得正确的环境。”

为此,麻省理工学院的研究小组决定研究间质液体的组成。间质液体可以洗刷组织,并携带从流过毛细血管的血液中扩散出来的营养物质。它的成分与血液的成分不相同,在肿瘤中,它可能是非常不同的,因为肿瘤往往与血液供应联系不良。

研究人员之所以选择关注胰腺癌,部分是因为人们知道它特别缺乏营养。从小鼠胰腺肿瘤中分离出间质液后,研究人员用质谱法测量了100多种不同营养素的浓度,发现间质液的成分不同于血液(以及通常用于细胞生长的培养基)。研究人员发现在肿瘤间质液中被耗尽的几种营养素是对免疫细胞功能重要的氨基酸,包括精氨酸、色氨酸和胱氨酸。

并非所有的营养物质都在间质液中耗尽——有些营养物质更丰富,包括一些癌细胞产生的氨基酸甘氨酸和谷氨酸。

位置,位置,位置

研究人员还比较了生长在胰腺和肺部的肿瘤,发现间质液的成分可能会因肿瘤在体内的位置和肿瘤起源地的不同而有所不同。他们还发现,生长在同一位置但具有不同遗传组成的肿瘤周围的液体之间存在细微差异;然而,测试的遗传因素影响都没有肿瘤位置的影响那么大。

Vander Heiden说:“这可能说明,决定环境中营养成分的因素很大程度上是由癌细胞和肿瘤内的非癌细胞之间的相互作用造成的。”

科学家们以前发现,非癌细胞(包括支持性基质细胞和免疫细胞),可以被癌细胞招募来帮助重建肿瘤周围的环境,以促进癌症的生存和扩散。

Vander Heiden实验室和其他研究小组现在正致力于开发一种培养基,这种培养基可以更接近地模拟肿瘤间质液的成分,以探索在这种环境下生长的肿瘤细胞是否可以用于生成抗癌药物将如何影响体内细胞的更准确预测。

(生物通:伍松)


 

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