综述:蜥蜴再生尾中的肿瘤抑制RNA与蛋白可抑制癌细胞增殖
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时间:2025年10月10日
来源:Tissue and Cell 2.7
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本综述深入探讨了蜥蜴(Podarcis muralis)尾部再生过程中独特的肿瘤自我消退现象。作者指出,其再生芽基(blastema)初期虽呈现肿瘤样增生,但后期通过多种肿瘤抑制因子(如p53、RB、APC等蛋白及Snord26、Snord50等ncRNA)实现精准调控,并惊人地发现其提取物能显著抑制体外培养的人类乳腺癌和前列腺癌细胞的活力。这项研究为理解再生与癌症的生物学联系及开发新型抗癌策略提供了宝贵视角。
动物进化历程中的愈合与再生能力,即“再生拥有其进化史”,在现存的无脊椎动物和脊椎动物中均有体现。当脊椎动物进入其生命周期的成年阶段后,若遭遇损伤甚至部分肢体丧失,其再生能力便显得至关重要。在羊膜动物中,蜥蜴是唯一能够再生出具有复杂内部结构的完整尾部(包括软骨、肌肉、神经等)的类群,这使得其再生过程成为一个极其引人入胜的研究模型。近期研究表明,蜥蜴的尾部再生芽基最初表现为一种肿瘤样增生,但其后期能通过精密的自我调控机制,抑制过度增殖并最终形成一个新的尾部。这一过程被视作一种自然的癌症自我消退(self-remission)的典范,其背后很可能源于癌基因(oncogenes)与肿瘤抑制因子(tumor suppressors)之间建立的动态平衡。
再生芽基中的主要编码与非编码基因,特别是肿瘤抑制因子
过去十多年的转录组学研究揭示了蜥蜴尾部再生过程中大量编码和非编码基因被激活。通过比较诸如壁虎(gecko)等物种发育中与再生中的尾部转录组,科学家们发现再生过程伴随着许多与癌症相关的信号通路的激活,例如Wnt、Hippo、Fgf、Bmp和Notch通路。然而,与恶性肿瘤的关键区别在于,再生过程同时高表达大量的肿瘤抑制因子。这些因子包括众所周知的蛋白如p53、RB(Retinoblastoma)、APC(Adenomatous Polyposis Coli),以及一些较新的成员如Arhgap28和Fat2。此外,非编码RNA(ncRNAs)也扮演了重要角色,特别是小核仁RNA(snoRNAs)如Snord26、Snord50和Snora24,它们被推测在调控细胞周期和抑制癌变中发挥作用。这种癌基因与抑癌基因的共存,确保了再生过程既保持了必要的细胞增殖活力,又避免了走向失控的肿瘤化。
成功的尾部再生所依赖的核心组织是顶端的伤口表皮和再生的室管膜管(ependymal tube)。利用免疫组织化学技术,研究人员已在蜥蜴(Podarcis muralis)的再生芽基和 elongating cones 中定位了主要肿瘤抑制蛋白的表达位点。例如,p53蛋白在芽基细胞的细胞核中均有表达,而APC蛋白则在芽基细胞的胞浆中呈现点状分布。这些蛋白的精确时空表达模式,为理解它们如何协同工作以约束芽基细胞的增殖、分化和凋亡(apoptosis)提供了关键的形态学证据。
为了验证再生尾组织中存在的分子能否对人类癌细胞产生抑制效应,研究团队进行了一系列体外实验。他们从蜥蜴正常和再生尾组织中提取蛋白质和RNA,并将其作用于体外培养的侵袭性人类乳腺癌(MDA-MB-231)和前列腺癌(PC-3)细胞系。结果显示,与对照组相比,用蜥蜴再生尾组织提取物处理的癌细胞活力显著下降,其增殖在3至4天内受到强烈抑制,许多细胞最终发生退化死亡。尤为值得注意的是,当将这些提取物(特别是蛋白质和某些ncRNA)包裹在脂质体(liposomes)中递送至癌细胞时,仍能观察到强烈的抑制效果。这强有力地表明,蜥蜴再生尾中确实含有能够跨物种影响人类癌细胞的活性肿瘤抑制分子。
综上所述,现有研究揭示蜥蜴(作为羊膜动物的独特代表)拥有一个富含癌基因和肿瘤抑制因子的再生芽基。该系统的精妙之处在于其通过维持这两类因子间的平衡,实现了对细胞增殖的精准控制,从而完成复杂器官的再生。这一过程可被视为一种自然的癌症自我消退模型。虽然其详细的调控网络尚未完全阐明,但肿瘤抑制因子和凋亡信号的存在无疑是确保再生正确进行而不致癌变的关键。从蜥蜴再生尾中鉴定出的主要肿瘤抑制因子(如Arhgap28, APC, p53, RB, Fat2等蛋白以及Snord26, Snord50等ncRNA)为癌症研究提供了新的分子线索。尤其令人兴奋的是,这些因子对人类癌细胞展现出的抑制活性,预示着它们可能成为未来抗癌药物开发的宝贵资源。探索这一肿瘤自我消退过程的进化起源,以及深入鉴定其中具有跨物种抗癌活性的核心分子,将是未来极具价值的研究方向。
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