新發(fā)現(xiàn)__癌癥在體內(nèi)擴散途徑

PNAS：揭示癌癥在體內(nèi)的擴散途徑

2016-08-07 腫瘤評論

癌細胞像大多數(shù)其他生物一樣需要氧氣才能存活，但是在此之前科學家們從來沒有追蹤到它們在它們的早期生長階段如何尋找氧氣。

在一項新的研究中，來自美國約翰霍普金斯大學和賓夕法尼亞大學的研究人員發(fā)現(xiàn)在小鼠體內(nèi)，肉瘤細胞如何找到通向更高濃度氧氣的途徑。他們指出這種途徑引導肉瘤細胞到達血管，然后通過這些血管，它們能夠擴散到體內(nèi)其他部分。相關研究結果于2016年8月2日在線發(fā)表在PNAS期刊上，論文標題為“Intratumoral oxygen gradients mediate sarcoma cell invasion”。

論文通信作者、約翰霍普金斯大學懷廷工程學院化學與生物分子工程系教授Sharon Gerecht說，“如果你考慮治療靶標時，那么你可能能夠特異性地靶向這個過程?！彼姓J，盡管離臨床應用還有一大段距離，但是說道，在她實驗室開展三年研究后獲得的這些結果為揭示軟組織肉瘤生命周期的關鍵部分提供線索，而且為在實驗室測試癌癥療法提供一種經(jīng)證實有效的方法。

肉瘤是一種影響結締組織——包括骨組織、肌肉、肌腱、軟骨、神經(jīng)組織、脂肪和一些血管——的癌癥。這項研究特別著重關注不影響骨組織的軟組織肉瘤，在美國一年大約有13000名病人被診斷患上這種類型的癌癥。大約四分之一到二分之一的這些病人患上復發(fā)性和擴散性或轉移性的癌癥。

已知所有類型的癌癥在少量氧氣存在下茁壯成長。人們已研究了低氧濃度在腫瘤發(fā)展中的作用。了解較少的是癌細胞如何在它們的早期階段對不同的氧氣濃度作出反應。這是這項研究的關鍵。

Gerecht和她的合作者們在從小鼠體內(nèi)獲取的上千個早期階段軟組織肉瘤細胞穿過培養(yǎng)皿中由透明水凝膠組成的實體組織模型時對它們進行追蹤。這種水凝膠——一種具有明膠蛋白硬度的水性材料——再現(xiàn)人組織中的癌細胞周圍的環(huán)境。

Gerecht實驗室博士后研究員Kyung Min Park開發(fā)出這種水凝膠-癌細胞系統(tǒng)，而約翰霍普金斯大學研究生Daniel Lewis分析了癌細胞遷移和它們對上升的氧氣濃度或者說“梯度”作出的反應。

就這項實驗而言，這種水凝膠含有從水凝膠底部到上層濃度在增加的氧氣。這允許研究人員追蹤癌細胞在腫瘤內(nèi)和身體組織內(nèi)如何對不同的氧氣水平作出反應。

比如，對小鼠體內(nèi)的肉瘤進行分析表明最大的腫瘤在中心具有較大面積的極低氧氣區(qū)，而較小的腫瘤整個區(qū)域內(nèi)具有不同的氧氣濃度。

研究人員首次證實相對于含有與周圍大氣一樣的氧氣濃度的水凝膠，癌細胞在低氧的水凝膠中遷移得更遠。他們隨后研究了癌細胞的遷移方向。

在模擬較小腫瘤內(nèi)的氧氣濃度的水凝膠中，研究人員發(fā)現(xiàn)癌細胞從低氧區(qū)域遷移到高氧區(qū)域。他們也發(fā)現(xiàn)藥物米諾地爾（minoxidil）——廣泛用來治療頭發(fā)減少，它的商標名為Rogaine——阻止癌細胞在整個水凝膠中的遷移。

Gerecht說，已知癌細胞修飾它們的環(huán)境以便它們更容易地穿過這個環(huán)境，但是這項研究有助更進一步理解這個過程。

她說，“我們之前并不知道正是氧氣”有效地指導這種遷移?！八崾局鯕馓荻扔绊懩[瘤轉移過程的早期階段?！?br/>
研究人員在論文中寫道，這項研究也證實這種三維水凝膠模型也可在實驗室中作為一種測試癌癥療法的有效工具。Gerecht說，病人的癌細胞也可能像小鼠癌細胞那樣放到這種水凝膠中，從而允許臨床醫(yī)生在給病人進行治療前觀察它們?nèi)绾巫鞒龇磻?br/>