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癌症生长与转移的动力:衰老与自噬的双重作用

2012-06-23 16:45 何嫱 生物通 阅读 0
核心摘要: Kimmel癌症中心的研究揭示,正常细胞的衰老和自噬为癌细胞生长和转移提供燃料,将衰老与癌症联系起来。该发现挑战了传统观点,提出癌症是一种宿主衰老疾病,靶向肿瘤微环境中的自噬和衰老可能成为抗癌新策略。

长期以来,人们已知癌症是一种与衰老相关的疾病,但连接两者之间的分子机制尚未阐明。现在,Kimmel癌症中心(KCC)的研究人员证实,周围正常细胞的衰老(老化细胞丧失分裂能力)和自噬(自我吞噬)是同一枚硬币的两面,它们充当了推动癌细胞生长和转移的“燃料”。

Kimmel癌症中心成员、托马斯杰斐逊大学医学院干细胞生物学和再生医学系教授及主任Michael P. Lisanti博士的研究小组过去曾发现,癌细胞诱导肿瘤微环境中的邻近细胞发生氧化应激反应(自噬),以滋养自身并促进生长。在这项新研究中,衰老细胞似乎具有许多自噬性癌症相关成纤维细胞的特征,表明它们是同一生理过程的组成部分。换句话说,邻近的衰老正常细胞正在直接生成“食物”来喂养癌症,衰老确实为癌细胞的生长提供了燃料。

由于衰老(senescence)被认为是生物老化(biological aging)的反映,对自噬诱导衰老的研究或许可以解释为何癌症发病率随年龄增长呈指数级上升——它提供了“沃土”来支持“贫困”癌细胞的合成代谢生长。这些研究结果发表在6月15日的《细胞周期》(Cell Cycle)杂志上。

Lisanti博士说:“这项研究将衰老和癌症两种范式合并在一起,并引入了细胞代谢的概念。我们提供了证据,支持‘两区室肿瘤代谢’在驱动肿瘤生长和转移中起重要作用,其机制是一种非常简单的能量转换。衰老和自噬从代谢上支持了肿瘤的生长和转移。简而言之,老化是驱动癌症生长的代谢发动机。”

为了验证这一联系,研究人员开发了一种可遗传追踪的模型系统,直接研究自噬在肿瘤生长和转移中的区室特异性作用。首先,他们采用端粒酶永生化的人类成纤维细胞,用自噬基因转染这些细胞。接下来,他们证实这些成纤维细胞表现出线粒体自噬(mitophagy)、线粒体功能障碍和向有氧糖酵解转变等特征,模拟了肿瘤相关成纤维细胞的行为。他们观察到,当与人类癌细胞共同注入时,自噬-衰老成纤维细胞促进了10倍的转移。因此,转移可能最终由肿瘤微环境中的老化或衰老细胞决定,而非癌细胞本身。这一发现彻底改变了我们将癌症作为一种疾病看待的方式。

这一观察直接挑战了长期以来认为癌症是一种细胞自发性遗传疾病的观点。相反,癌症实际上可能是一种宿主衰老疾病,衰老为肿瘤生长和转移提供燃料,从而决定了疾病的结果。正常老化宿主细胞实际上是开启有效抗癌治疗的关键。在这项研究中,自噬性成纤维细胞还表现出衰老的特征,重要的是,衰老细胞转向了有氧糖酵解,且这一过程主要局限于肿瘤基质区室中。

自噬的作用也表现出区室特异性,因为研究人员证实,人类乳腺癌细胞中的自噬诱导导致肿瘤生长减小。因此,选择性诱导癌细胞的自噬是预防肿瘤生长和转移的一个新治疗靶点。在这一策略中,癌细胞实际上吞噬了自己,从而逆转肿瘤生长和转移。为了阻止肿瘤生长与转移,研究人员需要“切断老化衰老细胞提供的燃料供应”,靶向肿瘤微环境中的自噬和衰老。

这些研究结果是一种概念转变,并将开辟抗癌药物开发的新时代。针对“自噬-衰老过渡”的新策略对于防止肿瘤生长和转移、有效克服癌细胞的耐药性具有重要意义。Lisanti博士说:“迅速增殖的癌细胞在能量上依赖于老化的宿主肿瘤基质。因此,清除或靶向老化的肿瘤基质将阻止肿瘤生长与转移。老化基质是癌症预防的一个新的有吸引力的代谢或治疗靶点。”该研究的一个明确的副产品将是开发出有效对抗、终止或逆转老化的新抗癌药物,从而预防多种人类疾病,尤其是癌症。

(生物通:何嫱)

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