JCB重磅:科學家揭示為何化療後癌細胞「捲土重來」

2020-11-28 虎嗅APP


自古以來,帝王將相的成功並不容易。或是一將成萬骨枯,又或是本是同根生,相煎何太急。本以為人可以為了成功不折手段,萬萬沒想到癌細胞的「不死之謎」也是如此。


這一「不死之謎」目前已被美國杜蘭大學醫學院的研究人員們所發現。他們表示:癌細胞在化療中靠著「同類相食」的方式吞噬相鄰細胞來求生。並且這類同類相殘的行為可以為癌細胞提供生存所需的能量,並為化療結束後的腫瘤復發奠定基礎。該論文已於9月17日在期刊《Journal of Cell Biology》上發表。


DOI:10.1083 / jcb.201904051


為什麼乳腺癌化療預後不良?


乳腺癌的化療藥物如阿黴素等,大致都是通過破壞 DNA 來殺死腫瘤細胞的,但是這樣的化療藥物往往也會在最初治療後誘導癌症復發。究其原因:相關化療藥物保留了癌細胞中 TP53 基因的拷貝。經過化療後的癌細胞並不會因DNA 損傷而死亡,而只是停止了增殖,進入休眠的衰老模式。


保留了TP53基因又與化療預後不良有何關係呢?說到這裡,就必須解釋一下關於TP53基因的「雙面人生」。


突變型p53 圖片來源:參考資料[2]


在人類腫瘤中,最常見的突變基因便是TP53——編碼TP53蛋白。其存在兩者類型:野生型和突變型。一個字母的區別卻讓這兩個的基因有了不同的人生軌跡:野生型是一種抑癌基因,被稱為「癌細胞警察」;而突變型則成了一種促癌基因,不僅喪失了抑癌的作用,而且抑制細胞的衰老和凋亡以剝奪細胞內的抑癌反應,幫助癌症的發展。


因此,一旦化療藥物保留了p53蛋白,則癌細胞就有「一線機會「通過僅保留的p53蛋白突變形式而重獲新生。


該論文通訊作者、杜蘭大學醫學院生化與分子生物學系助理教授 James G. Jackson 在接受媒體採訪時介紹也表示:乳腺癌的化療藥物並不會直接「殺死「具有 p53 活性的乳腺癌細胞,而是讓其進入衰老狀態。並且讓人驚訝地是,這些衰老的癌細胞不僅能在化療後維持生命,還能夠分泌大量的炎症分子和促進腫瘤再生長的因子。這便是具有 p53 活性的乳腺癌患者在接受化療後普遍生存率較低的原因。


衰老癌細胞如何「捲土重來「?


既然了解了乳腺癌化療預後不良背後的秘密。如果想要改善其治療效果,就必須了解這些處於衰老狀態的癌細胞究竟是如何「復活」的。


該試驗中,研究人員使用了螢光染色手段,在顯微鏡視野下發現:在接觸阿黴素或其他化療藥物後,衰老的乳腺癌細胞常常「吃掉」鄰近的癌細胞以僥倖生存。


小鼠體內乳腺癌衰老細胞(綠色)吞噬其他癌細胞(紅色) 圖片來源:杜蘭大學醫學院


讓研究人員吃驚的是,這一「吃掉」過程顯現不僅僅發生在培養皿中,在小鼠試驗中也得以驗證。並且,這不再是乳腺癌化療後的特殊反應,在肺癌細胞和骨癌細胞中也發現了此類行為!


除此之外,研究人員還發現,儘管這並不是第一次發現癌細胞「同類相食」的現象,但在化療藥物的介導下,這樣的吞噬同伴而求自保的發生率卻比正常現象足足高出4倍之多!


化療後衰老細胞吞噬同類癌細胞,白色箭頭標識細胞被吞噬和降解 圖片來源:參考資料[1]


進一步的研究再次發現震驚的現象:接受化療後的衰老癌細胞消化能力極強,被「吃掉」的鄰居癌細胞一般會在30-92個小時內被消化完畢,即使再難以下咽,也會在一周內被消化掉!並且,衰老癌細胞的食量也是十分驚人,不僅可以一次吞噬多個鄰居癌細胞,還竟能夠 「吃掉」正在高速增殖的鄰居癌細胞。


杜蘭大學醫學院James G. Jackson實驗室的博士後研究員Crystal A. Tonnessen-Murray及其同事對此現象進行了深入地研究,發現衰老的癌細胞會激活一組通常在白細胞中活躍的基因,這些基因可幫助白細胞吞噬入侵微生物和細胞碎片。在「吃掉」他們的鄰居之後,這些衰老的癌細胞通過將「吃下」的鄰居細胞輸送到體內具有高度酸性結構的溶酶體中,來完全消化它們。


更為重要的是,研究人員確定了這一「同類相食「的現象能夠幫助化療後的衰老癌細胞保持活力,並且狠心吃掉鄰居癌細胞的衰老細胞存活時間遠大於不吃的衰老細胞。研究人員推測,這可能是因為「被迫犧牲」的鄰居細胞為其提供了生存所需的能量和材料。


潛在治療方式的啟示


James G. Jackson博士 圖片來源:杜蘭大學醫學院


James G. Jackson博士在採訪中表示:抑制這類吞噬鄰居癌細胞的行為可能會為乳腺癌的治療提供新的方式。但仍有一些問題亟待解決,例如腫瘤是癌細胞和基質細胞的複雜混合物,目前尚不清楚化療治療的癌細胞可以吞噬哪些細胞類型。吞噬的細胞所獲得的優勢,以及它究竟是如何導致復發的,需要進行更深入的檢查。


同時,他還補充道:截至目前,癌細胞相互吞噬的現象並沒有在乳腺癌患者體內得到證實。因為乳腺癌是一類高度異質性腫瘤,其組織學形態和基因組差異明顯,需要大量患者樣本才能保證研究質量。此外患者治療的時間跨度差異也決定著衰老細胞吞噬的表型。這些問題在人類患者中都難以控制。


在接下來的研究中,James G. Jackson博士他們將繼續試驗以確定如何控制衰老癌細胞的狀態以消除藥物化療的不良預後情況,從而給予患者更好的治療。



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