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科学家发现引导乳腺癌侵袭的“先锋细胞”及其关键蛋白K14

2013-12-14 20:04 陈丹 物理学家组织网 阅读 0
核心摘要: 约翰·霍普金斯大学研究人员发现一类独特的乳腺癌细胞——领导细胞,它们通过表达细胞角蛋白14(K14)引导癌细胞侵袭周围组织,这是癌症转移的第一步。研究在三维凝胶和小鼠模型中证实,阻断K14可抑制侵袭。该发现为乳腺癌治疗提供了新靶点,并可能适用于其他癌症。

美国约翰·霍普金斯大学的细胞生物学家近日鉴定出一类独特的乳腺癌细胞,它们如同“向导”般引领癌细胞侵入周围组织。由于侵袭是癌症转移这一致命过程的第一步,研究人员认为,这一发现可能揭示了癌症的薄弱环节,并为治疗提供了潜在新靶点。相关研究成果发表于《细胞》杂志。

“转移是乳腺癌患者面临的最大威胁,我们已经找到了一种方法,来阻断小鼠体内该过程第一步的启动。”该校医学院细胞生物学助理教授安德鲁·埃瓦尔德(Andrew Ewald)说。

在发生转移之前,位于肿瘤边缘的一类单细胞——被称为“领导细胞”(leader cells)——会突出到周围组织,如同人们将脚趾伸入水中试探水温。如果条件合适,这些领导细胞就会充当向导,大批肿瘤细胞跟随其后,突破肿瘤的边界,进入健康组织。当细胞成功转移到新部位(如肺部)并安营扎寨后,新的肿瘤便形成了。

肿瘤中有些细胞可能比其他细胞更具侵袭性。埃瓦尔德的团队在实验室中利用三维凝胶模拟人体乳腺肿瘤周围的环境。肿瘤内科医学博士凯文·张(Kevin Cheung)观察到,在少数细胞的带领下,癌细胞成群地渗入凝胶中。

于是,他们开始寻找这些领导细胞所独有的蛋白质,并确认其为细胞角蛋白14(K14)。许多细胞类型都依赖K14形成内部“骨架”,K14赋予它们结构并帮助其移动。K14几乎存在于所有领导细胞中,但在肿瘤的非侵袭性部分却非常罕见。当研究小组观察患有其他类型乳腺癌的小鼠肿瘤时,发现领导细胞都含有K14,且肿瘤的侵袭性越强,含有K14的细胞就越多。

研究小组随后在三维凝胶中培养了10位乳腺癌患者的乳腺肿瘤,发现这些人类肿瘤的领导细胞中也含有K14。“我们的研究表明,不论哪种类型的乳腺癌,肿瘤中最具侵袭性的细胞都表达了K14。”凯文·张说,“现在,我们需要了解如何清除乳腺癌患者的这些领导细胞。”

为了确认K14在侵袭健康组织过程中的作用,研究人员从乳腺癌小鼠体内取出肿瘤,将其分为实验组和对照组,并暴露于病毒下。这些经过重新编程的病毒能够携带遗传物质碎片进入细胞内。实验组获得的遗传物质可以阻止K14的生成;而对照组获得的遗传物质对细胞无影响。随后,两组肿瘤分别被移植到健康小鼠身体的两侧。

肿瘤生长一段时间后,研究人员将其取出检查。正如预期,对照组肿瘤的领导细胞中存在K14,并带领了向正常组织的剧烈侵袭;而实验组肿瘤的细胞不含K14,肿瘤边界光滑,基本没有出现侵袭现象。

“我们还需要几年时间才能利用这些认识来帮助乳腺癌患者,但我们现在知道哪些肿瘤细胞是最危险的,我们也知道一些蛋白质是它们实施侵袭所依赖的。”埃瓦尔德说,“几个领导细胞就足以启动转移过程,它们的带头侵袭需要K14。”

他还指出,K14也存在于很多其他器官的细胞内,因而在其他类型的癌症中也可能起到类似作用。

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