麻省理工学院(MIT)的癌症研究人员发现了一种机制,可以解释某些肿瘤细胞如何形成非整倍体。这些新发现将有助于研发出防止缺陷细胞生长和转移的新疗法。该研究结果于6月8日发表在《EMBO Journal》杂志上。
染色体是细胞中负责携带遗传信息的结构。快速增长的肿瘤细胞经常具有数量不规则的染色体。人类细胞的正常染色体数量是46条(23对),而肿瘤细胞的染色体数量常常少于或多于23对,这种情况称为非整倍体(aneuploidy)。非整倍体是癌症的一个标志性特征,与肿瘤的恶性程度和预后不良密切相关。
直到目前,科学家们仍未确切了解肿瘤细胞如何变成非整倍体。细胞中的检查点蛋白(checkpoint proteins)可以防止细胞分裂时染色体数量异常,但科学家感到疑惑的是,即使这些蛋白质看起来正常,仍会导致非整倍体。MIT的研究人员发现,这些检查点蛋白可能无法察觉到有缺陷的细胞。在细胞分裂前,每对染色体中的单个染色体都必须附着在一套微小的微管(microtubules)上。如果它们正确附着,检查点蛋白就会允许分裂;如果不正确,检查点蛋白就会阻止分裂。
研究人员进一步研究了另外两种关键分子:已知的肿瘤抑制蛋白APC(adenomatous polyposis coli)及其伙伴蛋白EB1(end-binding protein 1)。这两种蛋白共同确保细胞正常分裂。研究发现,如果从细胞中去除其中一种蛋白质或中断它们的合作,细胞就会变成非整倍体。因此,APC和EB1蛋白质对于正常的细胞分裂至关重要。这项研究确定了可能导致肿瘤细胞出现染色体非整倍性的两个关键因子,并为肿瘤如何形成提供了一种解释。
MIT癌症研究人员观察到的这一过程,未来可能为预防肿瘤和防止肿瘤扩散提供新的治疗方式。该工作发表在6月8日的《EMBO Journal》在线网站上。
肿瘤细胞的快速增殖常伴随染色体异常分裂。人类正常染色体数目为46条(23对),而肿瘤细胞的染色体数目常高于或低于23对,这种现象称为非整倍体。目前,肿瘤细胞如何形成非整倍体的机制尚不完全清楚。
细胞内的动点蛋白(kinetochore proteins)功能是阻止细胞分裂成染色体数目异常的细胞。但科学家疑惑的是,这些蛋白正常时,非整倍体现象仍会出现。MIT的研究人员观察到,这些动点蛋白不能检测到有微小缺陷的细胞(这种微小错误被认为是引起非整倍体和肿瘤快速增长的原因)。
当细胞分裂前,每对染色体的独立染色体由称为微管的微小结构连接。如果附着正常,动点蛋白会使细胞正常分裂;如果不正常,动点蛋白会立即停止细胞分裂。MIT生物系科学家、该研究负责人Viji Draviam说:“动点蛋白就像一场拔河比赛的裁判,它们必须确定在细胞开始分裂前,所有染色体都排列在正确的位置上。”
科学家知道动点蛋白的功能至少有20年了,他们怀疑变异的动点蛋白在非整倍体细胞中引起染色体数目异常分裂,但疑惑的是在非整倍体肿瘤细胞中仍很少观察到变异。Draviam说:“怀疑动点蛋白的变异是诱导非整倍体形成的原因,但很少能在非整倍体肿瘤细胞中观察到不正常分裂。”
这个疑惑促使Draviam和同事研究另外两个关键分子——肿瘤抑制蛋白APC和其合作蛋白EB1,两个蛋白在一起确保细胞正常分裂。他们观察到,如果从细胞中移除这两个蛋白或阻断它们相互作用,细胞就会变成非整倍体。换句话说,动点蛋白需要感应EB1和APC蛋白后才能保证细胞正常分裂。Draviam说:“这很重要,因为这是第一次阻断这些蛋白的正常功能从而导致细胞分裂为非整倍体。我们的研究已经观察到当动点蛋白功能正常时,由什么错误导致细胞体内染色体不正常分裂。”
来自MIT的癌症研究人员发现了一个可能揭示肿瘤细胞如何形成的过程,这将有可能成为通过阻止病变细胞生长和扩散而达到治疗目的的新方法。这一研究成果公布在6月8日欧洲分子生物学组织(EMBO)在线杂志上。
经研究证明,肆虐生长的肿瘤细胞一个明显特征就是染色体数目的不规整性。人体内正常的染色体数目是46条(23对),而肿瘤细胞常常有比23对多或者少的染色体数目,即非整倍体。然而至今有关肿瘤细胞为什么会变成非整倍体的机理并不清楚。目前已知细胞控制染色体正常分裂的是“检测点”蛋白,细胞分裂时,单染色体需要通过一个“附着物”——微管结构来完成正常分离,而这些检测蛋白就像是这场“拔河比赛”中的“裁判”,它们确保所有染色体到达正常的位置。但是科学家们感到奇怪的是,为什么当这些蛋白正常存在的情况下依然可以得到非整倍体。
MIT癌症研究专家Viji Draviam等人发现一个这些检测点蛋白“放过”这些异常染色体的原因:如果将一个已知的肿瘤抑制子APC,以及其协同蛋白EB1中的任何一个从细胞中敲除,或者扰乱这两个细胞协同工作的途径,细胞就会变成非整倍体。这也就是说,检测点蛋白需要APC和EB1完成细胞染色体正常分裂。这是第一次发现能影响细胞变成非整倍体染色体的蛋白,因此具有十分重要的意义,这也为即使检测点蛋白依然存在的情况下细胞仍有可能发展成非整倍体细胞提出了一个解释。