癌症驚人新發現:癌細胞「可逆」 劫持健康細胞當「幫兇」

2020-12-06 前瞻網

2014年，當麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所的病理學家布拉德·伯恩斯坦(Brad Bernstein)第一次逐細胞研究癌症腫瘤時，他的發現令他沮喪:他意識到，在任何一個腫瘤中，起作用的不是一種類型的癌細胞，而是許多種。

「當我看到它時，我有點沮喪，」伯恩斯坦說，「有些最難對付的腫瘤確實是細胞的異質混合物。」

為了放大並觀察腫瘤細胞，伯恩斯坦和他的同事們使用了一種叫做單細胞RNA測序(scRNA seq)的技術。

這項技術揭示了癌症腫瘤的一個全新的維度——它們是不同細胞類型的馬賽克，更像是鬆散的結構器官，而不是像之前認為的那樣，是一群無序複製的細胞。

而且這些腫瘤細胞可以以一種流動的方式改變它們的發育路徑，為治療帶來獨特的挑戰和機會。

在伯恩斯坦和他的團隊獲得最初的近距離觀察6年後，scRNA seq被認為是細胞生物學中最強大的新方法之一。

當用於分析腫瘤時，scRNA seq揭示了癌症不僅僅是一個發育過程的崩潰，一個產生失控的、不受控制的細胞增殖的小故障。

相反，伯恩斯坦說: 「腫瘤不是大量相同的癌細胞，而是許多細胞類型的緊密結合的混合物——包括大量所謂的非惡性健康細胞。」

然而，伯恩斯坦說，這些非惡性細胞「並不是無辜的旁觀者」。

「它們似乎在某種程度上幫助支持了腫瘤。」

雖然這種情況使治療癌症的挑戰似乎更加艱巨，但它也可能使治療最終更有效。如果研究人員知道哪種類型的惡性細胞存在，他們就可以定製一種特定的雞尾酒藥物來攻擊它們。

麻省總醫院的Mario Suva說，這些在單細胞水平上的詳細信息「無疑是我們對癌症認識的一次革命」。

Suva說，以前的研究集中在單個癌細胞的某些功能特性或整個腫瘤的基因組學上，而現在研究人員在細胞水平上看到了一切。

例如，以前的研究似乎表明，在任何特定的腦瘤中都可能存在四種不同類型的癌細胞中的一種，從而產生四種不同類型的腫瘤——每種腫瘤都需要不同的治療方法。

然而，伯恩斯坦對一種特別惡性的腦瘤——膠質母細胞瘤——的單細胞分析顯示，所有這四種細胞類型通常存在於他和他的同事觀察的每個腫瘤中。但它們的比例不同，所以只有優勢型往往在大量研究中被發現。

伯恩斯坦說:「我們可能需要一種診斷測試，它可以檢測腫瘤，看看腫瘤中存在哪些主要的細胞群。」然後，研究人員會用所謂的聯合療法打擊它們，這種療法會同時使用幾種不同的藥物。

他承認，這種混合物很難開發和測試，但從長遠來看，它們可以更有效地清除所有危險細胞。

腫瘤中的不同細胞類型是由一種癌症「幹細胞」分化而來的——就像正常細胞在發育中的胚胎的普通組織中分化一樣。

癌細胞的分化似乎也比健康細胞的分化更具流動性。伯恩斯坦補充說，癌細胞可能會發生一點分化，然後恢復正常。

這種可逆性和可塑性為針對一種細胞類型的治療帶來了真正的挑戰:這些狀態的互換性為癌細胞提供了一種生存策略。腫瘤可能會變為別的東西，從而逃避藥物治療。

另一個問題是，有些腫瘤可能大部分是非惡性的。

三年前，在一項關於頭頸部鱗狀表皮癌的研究中，伯恩斯坦和他的同事們發現，一組患者的腫瘤中有大量看似普通的纖維母細胞——結締組織細胞——它們來自所謂的上皮細胞。

他說:「有些腫瘤可能只有5%到10%的腫瘤細胞，其餘的是非惡性細胞，它們位於腫瘤生態系統中。」

但這些腫瘤似乎能夠利用這些細胞達到惡意的目的。在某些情況下，健康的上皮細胞轉變為早期間充質細胞，從腫瘤中掙脫出來，在體內活動。

也就是說，這些腫瘤重新啟動了一個早期的發展過程，導致了侵襲性轉移，分散了癌症，使其很難治療。

德克薩斯大學MD安德森癌症中心的Moran Amit和他的同事在最近的一份報告中闡述了癌細胞劫持健康細胞的令人不安的能力。

通過觀察頭頸部鱗狀腫瘤細胞的RNA譜，他們發現這些癌細胞可以對普通神經元進行重新編程，從而促進腫瘤的生長。

scRNA seq提供的癌症新圖像可能為全新的治療開闢了可能性。這項技術已經提供的洞見可能意味著一種更有效的治療方法。

癌細胞具有不同尋常的可塑性，比正常細胞更容易在不同狀態之間來迴轉換，這意味著，與其簡單地試圖殺死它們，還不如通過溫和地引導它們回到非惡性狀態來「治癒」它們。

這一過程被稱為分化治療，達納-法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)和波士頓兒童醫院(Boston Children’s Hospital)的小兒神經腫瘤學家瑪麗拉·菲爾賓(Mariella Filbin)正在尋找可以做到這一點的小分子藥物。

德國和義大利的一個研究小組嘗試在不進行化療的情況下治療一種特別具有挑戰性的白血病形式，即APML(急性早幼粒細胞白血病)。研究人員只使用了兩種分化劑，全反式維甲酸和三氧化二砷，他們發現病人在50個月後的存活率接近98%。

菲爾賓和她的同事還發現，分化可以使癌細胞處於衰老狀態，最終導致細胞死亡。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://www.scientificamerican.com/article/close-up-views-of-tumors-reveal-a-new-cancer-biology/

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