一条小小的线虫能教给我们关于癌症的什么知识

　　

人们可能会认为，一个大约1毫米长的透明微小生物很难吸引任何人的注意。然而，秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans, C. elegans)几十年来一直是生物学研究的焦点。科学家们在20世纪60年代首次提出这种蠕虫作为研究发育生物学和神经生物学的模型。1998年，秀丽隐杆线虫成为第一个基因组完全测序的动物，即使在今天，数百家实验室也投入时间和资源来更多地了解这种蠕虫，以及它如何帮助我们回答一些生物学基本问题。

一个单细胞是如何变成多细胞生物的?控制细胞分裂和细胞运动的基因是什么?发展生物学家Ian Chin-Sang一直致力于提出这些以及类似的问题。在皇后学院生物系的实验室里，他结合了遗传学、分子生物学、生物化学和视频显微镜技术来研究秀丽隐杆线虫，并了解包括人类在内的动物是如何发育的。

线虫和人类有40%的基因构成相同，这意味着40%的人类基因与线虫的DNA同源或结构相似。另一方面，线虫是简单得多的生物，只有大约1000个细胞，它们透明的身体使它们很容易被详细观察，即使是在单细胞水平上。

在过去的几年里，Chin-Sang博士和他的团队一直在研究秀丽隐杆线虫，以调查癌症基因——那些可以促进肿瘤细胞分裂和转移的基因。他们也一直在研究阻止细胞增殖的肿瘤抑制基因。阻断肿瘤抑制基因的突变和遗传倾向可能导致癌症。

Chin-Sang博士解释说:“我们研究线虫如何发育，并将这一知识应用于理解细胞分裂过程中发生的问题，从而导致癌症。我们也对肿瘤细胞如何侵入周围组织并移动到其他位置，产生新的肿瘤背后的机制感兴趣。如果我们能阻止这种机制，我们就能防止转移。”

虽然线虫不会像人类那样患上癌症。但它们确实有肿瘤抑制基因，这是一个很好的模型，可以帮助我们理解当这些基因被敲除时会发生什么。在蠕虫中，就像在人类中一样，肿瘤抑制基因的突变会导致不适当的细胞分裂和运动，导致过早死亡。

Chin-Sang博士的团队对线虫的PTEN基因对应物特别感兴趣，PTEN基因的缺失与约70%的前列腺癌和其他类型的肿瘤有关。虽然人类和线虫有明显的差异，但在细胞内发生的事情是可以比较的。

“我们认为细胞是一个需要正常运作的分子机器。如果你改变机器的部件会怎么样?这是我们在实验室里做的模型。机器在蠕虫体内的工作方式可能与在人类细胞中的工作方式相同，”Chin-Sang博士说。

科学家可以用各种方式操纵秀丽隐杆线虫的基因。此外，研究人员可以使用这种蠕虫来测试候选药物，看看它们是否能有效地减缓细胞分裂或细胞运动。这些实验最终可以指导科学家在更复杂的生物模型中测试哪些物质，并最终用于人类。

当前的项目

除了研究细胞分裂及其与癌症的联系，Chin-Sang博士的团队还在研究细胞胰岛素信号通路。虽然胰岛素主要用于调节血糖水平，但加剧的胰岛素信号传导可能导致肿瘤的发展。虽然秀丽隐杆线虫不产生胰岛素，但它们有胰岛素样分子，调控这些分子的分子机制与人类细胞中发现的胰岛素信号通路非常相似。此外，这种蠕虫具有可以阻断这种信号的基因，这为了解人类发生了什么提供了见解。

“这对设计新药可能非常重要，”Chin-Sang博士说。该研究项目由加拿大卫生研究院(CIHR)资助。

另一个正在进行的项目是由加拿大自然科学和工程研究理事会(NSERC)资助的，旨在阐明胚胎细胞如何改变它们的形状并折叠成三维形式。这个过程被称为“形态发生”，它是发育的一个重要方面，因为它是赋予器官和组织三维形状所必需的。该团队正致力于识别和描述调控这一过程的基因和蛋白质。