正常的健康组织通常抑制肿瘤生长,阻止癌细胞增殖和转移。但是这种情形在分子水平上是如何发生的一直是一个谜。如今,研究人员呈现一个局部环境如何调节和阻止单个突变细胞增殖为肿瘤的模型。
这一发现发表在《自然》期刊上,证实了以前的研究表明癌症不只是细胞中DNA突变堆积的产物,而且还依赖于细胞所处局部环境的结构。
美国耶鲁大学研究皮肤癌的Douglas Brash(未参加这项研究)说:“它确实非常吸引人。这篇论文证实癌症不是细胞自主引发的过程,周围环境确实重要。”
以前的实验证实胚胎能够抑制肿瘤产生。比如,在一项经典研究中,注射致瘤性病毒快速诱导孵出的小鸡的翅膀长出肿瘤,但是在4天大的鸡胚胎中则不能诱导肿瘤产生。不过一直以来很少有人在组织培养物中进行分子水平上的实验研究这种现象。
来自哈佛医学院的Joan Brugge和Cheuk Leung使用人乳腺上皮细胞的三维细胞培养物研究表达单个癌基因的细胞在组织类似的环境中的行为。研究人员使用病毒载体在三维结构的单个细胞中每次过量表达一个已发现与上皮癌相关联的基因。过表达Myc、一个重要的转录因子或者突变激活的干扰细胞分裂监测点的AKT1都不会导致细胞增殖。Brugge说,“我们发现当单个细胞处于正常的限制生长的结构环境下大多数癌基因不能够扩增。”
但是过表达ERBB2---一种在30%乳腺瘤中发生扩增的基因编码的细胞受体---的细胞移动到组织培养物的中间,即称作腔(lumen)的开放空间。在那里,单个突变的细胞不受正常的周边环境影响而进行增殖。
研究人员通过进一步实验发现ERBB2表达影响胞外基质蛋白,从而破坏局部的细胞-基质附着和允许细胞冲破束缚进入腔中不受限制的空间环境。当表达ERBB2的细胞移动到腔中的能力受阻时,它与相邻的细胞呆在一起而不再能够进行增殖。他们也发现只需通过破坏组织中细胞之间的连接,表达包括激活的AKT1在内的之前是良性的其他癌基因的突变细胞能够移动进入腔中并发生增殖。Bras说,“与突变细胞相邻的细胞的地理环境影响着突变的细胞是否能够移动到组织中不同的部分。”
接下来,Brugge计划研究成熟的相邻细胞如何阻止单个突变的细胞发生增殖以及环境中其他因素如**细胞是否影响突变细胞的命运。她说,“我们想知道正常条件下局部环境结构抑制效应的性质。”