一种癌症转移的新机制

2020-02-12 绿谷生物 Nat Mat
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 弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)的研究人员发现了一种控制组织结构的关键机制,这种机制可能有助于识别使癌细胞更难扩散的药物。

 
这项发表在《Nature Materials》上的研究解释了导致组织结构变化的机制。这些研究利用实验生物学和计算生物学,确定了细胞之间的碰撞如何帮助创建不同的组织结构。其中一些结构有助于癌症扩散,作者还发现了抑制这一过程的药物。
图片来源:Nature Materials
 
体内的所有组织都含有维持其结构的蛋白质支架。这种支架会随着人的衰老而退化,导致出现皱纹等衰老迹象。
 
癌细胞可以破坏支架的形状,从而创造出一个组织结构,并通过各种途径从肿瘤进入周围组织。癌细胞利用这些超级高速公路沿着它们扩散到新的区域。
 
然而,虽然我们知道这些超级高速公路与癌症的发展有关,但对于控制这些组织结构形成的机制却知之甚少。
 
克里克肿瘤细胞生物学实验室的研究科学家Danielle Park说:"这些超级高速公路为癌细胞走出肿瘤并在组织中更广泛地扩散提供了道路,这可能会给病人带来灾难性的后果。通过更多地了解这种结构是如何形成的,我们就能找到阻止它的方法,并对癌细胞的扩散设置障碍。"
 
通过将实验室实验的观察结果与该团队开发的新计算机模型的结果相结合,研究人员发现了组织支架的形状如何受到其与帮助构建支架的专业细胞(称为成纤维细胞)的相互作用的影响。
 
"我们的计算机模型从鸟类和鱼类(在我们的例子中是成纤维细胞)如何成群或成群地紧密移动中获得灵感,"克里克生物分子建模实验室的博士生Esther Wershof说。"有了这个模型,研究细胞和支架之间的关系要比我们在现实生活中观察它们容易得多。"
 
进一步的研究发现,形成具有高速公路的组织的一个关键因素是成纤维细胞相互碰撞时的行为方式。通过识别一种调节这些碰撞的蛋白质(TFAP2C),研究人员可以寻找抑制这种蛋白质的药物,进而破坏超级高速公路的形成和癌细胞的扩散。利用现有的数据集和实验室的实验,这项研究成功地确定了五种影响组织中高速公路形成的药物。
 
"这项工作是一个很好的例子,当实验生物学家和计算机生物学家合作时,就可以发现这些新知识。通过合作,使用一系列的技术,把不同的专业知识带到桌面上来,我们可以对人体如何工作以及如何更好地治疗疾病达成新的理解,"克里克生物分子建模实验室的组长Paul Bates说道。
 
参考资料:

Danielle Park et al. Extracellular matrix anisotropy is determined by TFAP2C-dependent regulation of cell collisions, Nature Materials (2019). DOI: 10.1038/s41563-019-0504-3