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Nature子刊破譯細(xì)胞遷移密碼

日期:2016-01-21 09:08:20

 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在細(xì)胞表面的粘附分子上存在一個(gè)進(jìn)化保守的分子密碼,這個(gè)古老分子密碼是細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和遷移的關(guān)鍵調(diào)控者。這項(xiàng)研究發(fā)表在一月十八日的Nature Structural and Molecular Biology雜志上。

 

研究顯示,這個(gè)分子密碼出現(xiàn)在生命登上陸地之前,比恐龍的年紀(jì)大得多,而它至今仍在我們體內(nèi)發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。這種古老的密碼讓我們終于能在分子水平上理解,細(xì)胞如何根據(jù)不同組織的線索對(duì)自己的遷移做出微調(diào)。

 

粘附受體integrin控制著細(xì)胞在不同結(jié)締組織中的運(yùn)動(dòng)和遷移。Turku大學(xué)Johanna Ivaska教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),在integrin中鑒定了一個(gè)不為人知的蛋白序列。

 

“細(xì)胞運(yùn)動(dòng)是所有生命不可或缺的能力。在人類中,細(xì)胞運(yùn)動(dòng)對(duì)于胚胎發(fā)育、炎癥、免疫應(yīng)答、創(chuàng)傷修復(fù)等過程至關(guān)重要。在癌癥中,細(xì)胞遷移會(huì)促進(jìn)癌癥的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散,”Ivaska教授解釋道。

 

數(shù)十年來科學(xué)家們一直知道,人類細(xì)胞必須循環(huán)使用粘附受體才能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和遷移,但還不清楚這一過程在不同條件下的調(diào)控機(jī)制。而這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)的分子密碼為人們揭示了受體更新的特異性。

 

“我們看到,這個(gè)分子密碼從史前到現(xiàn)在基本沒有什么改變,這說明它具有非常重要的生物學(xué)意義。在進(jìn)化過程中,只有至關(guān)重要的生物學(xué)過程是保持不變的,”Ivaska教授說。

 

這項(xiàng)研究起始于研究生Nicola De Franceschi的生物信息學(xué)分析,他在integrin中發(fā)現(xiàn)了控制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和遷移的分子密碼。

 

“我們的工作首次展示了細(xì)胞特異性更新粘附分子的基礎(chǔ),細(xì)胞通過這樣的機(jī)制在組織中移動(dòng)。這個(gè)古老的機(jī)制如今仍然是人體健康的關(guān)鍵,在慢性炎癥、自身免疫疾病和一些癌癥中起作用,”Ivaska教授說。

 

雖然近年來癌癥治療在不斷得到改善,但有三個(gè)基本問題一直未能得到解決,比如癌癥是如何擴(kuò)散的?要想治療已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)移的癌癥,研究者們首先要能區(qū)分腫瘤中具有擴(kuò)散能力的細(xì)胞。其次,檢測(cè)患者血液中的腫瘤細(xì)胞也很重要。因?yàn)閷?duì)這些細(xì)胞進(jìn)行測(cè)序、成像和比較分析,可以為人們提供癌轉(zhuǎn)移的寶貴線索。

 

201403月,Johns Hopkins大學(xué)的研究人員在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上發(fā)表文章,揭示了癌細(xì)胞在3D環(huán)境下的擴(kuò)散行為。生物學(xué)家們?cè)?jīng)認(rèn)為,癌細(xì)胞在機(jī)體中的擴(kuò)散是一個(gè)漫無目的的緩慢過程,就像一個(gè)醉漢那樣無法一直走直線,他們將這一過程稱為隨機(jī)游走(random walk)。但這項(xiàng)研究顯示,這種隨機(jī)游走模型只是癌細(xì)胞在二維平面(培養(yǎng)皿)上的運(yùn)動(dòng)方式,并不適用于機(jī)體內(nèi)的三維空間。為此他們提出了一個(gè)新的計(jì)算模型,更好的展現(xiàn)了癌細(xì)胞在3D環(huán)境中的遷移行為。

 

201407月,倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們?cè)?span lang="EN-US">Journal of Cell Biology雜志上揭示了細(xì)胞集體遷移的新機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn),侵襲性的細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃埔后w的狀態(tài),以便在機(jī)體內(nèi)的狹窄管道中前行。這一轉(zhuǎn)變由一種化學(xué)信號(hào)觸發(fā),阻斷這樣的信號(hào)就能夠阻止癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。人們可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)新藥物,阻止癌細(xì)胞的擴(kuò)散和繼發(fā)性腫瘤的形成。

 


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