蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員正在揭示當(dāng)細(xì)胞超過正常大小并衰老時(shí)會(huì)發(fā)生什么。新發(fā)現(xiàn)可能有助于優(yōu)化癌癥治療。
生長(zhǎng)是一個(gè)基本的生物過程，也是生物體發(fā)育和繁殖的先決條件。細(xì)胞生長(zhǎng)(即新生物量的產(chǎn)生)和細(xì)胞分裂的過程必須相互協(xié)調(diào)。
在人類等多細(xì)胞生物中，細(xì)胞的生長(zhǎng)還必須與其環(huán)境相協(xié)調(diào)，以便細(xì)胞以正確的數(shù)量和大小存在，以形成功能性組織或器官。因此，細(xì)胞生長(zhǎng)受到嚴(yán)格調(diào)控，并且僅在存在某些生長(zhǎng)信號(hào)時(shí)才會(huì)發(fā)生。
但癌細(xì)胞不同。它們不受控制地生長(zhǎng)，一遍又一遍地分裂，并且對(duì)來自環(huán)境的停止信號(hào)沒有反應(yīng)。
優(yōu)點(diǎn)也可能是缺點(diǎn)
現(xiàn)在發(fā)表在《分子細(xì)胞》雜志上的幾項(xiàng)研究表明，不受控制的生長(zhǎng)不僅是癌細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)，也是弱點(diǎn)。
其中一項(xiàng)研究由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物化學(xué)研究所的GabrielNeurohr教授領(lǐng)導(dǎo)。多年來，他和他的團(tuán)隊(duì)一直在研究細(xì)胞生長(zhǎng)如何影響細(xì)胞功能。他們還在研究當(dāng)細(xì)胞超過正常大小并進(jìn)入研究人員所說的衰老狀態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生什么。在這種狀態(tài)下，細(xì)胞異常大并且失去分裂能力。盡管如此，它們?nèi)匀缓芑钴S并且可以影響它們的環(huán)境，例如通過釋放信使物質(zhì)。
衰老細(xì)胞存在于正常組織中，在衰老過程中發(fā)揮著重要作用。然而，化學(xué)物質(zhì)也可以誘導(dǎo)衰老，并且由于它會(huì)導(dǎo)致分裂能力的喪失，因此這是某些癌癥治療的目標(biāo)。
DNA修復(fù)的崩潰
Neurohr的同事SandhyaManohar現(xiàn)在正在研究過大的尺寸是否會(huì)影響衰老細(xì)胞的細(xì)胞功能。在她的研究中，她用抑制生長(zhǎng)和分裂的物質(zhì)處理非癌細(xì)胞系和乳腺癌細(xì)胞系。
當(dāng)她在細(xì)胞培養(yǎng)物中僅使用分裂抑制物質(zhì)時(shí)，細(xì)胞確實(shí)不再能夠分裂，但它們繼續(xù)生長(zhǎng)并進(jìn)入衰老狀態(tài)。結(jié)果，他們永久失去了分裂的能力。即使在馬諾哈爾停止使用分裂抑制劑后，這種效應(yīng)仍然持續(xù)存在。
喪失分裂能力的一個(gè)重要原因是增大的細(xì)胞無法再修復(fù)其遺傳物質(zhì)的損傷，例如雙鏈DNA斷裂。當(dāng)細(xì)胞在細(xì)胞分裂之前復(fù)制其遺傳物質(zhì)時(shí)，這種斷裂總是自發(fā)發(fā)生的。
此外，這些細(xì)胞無法正確激活關(guān)鍵信號(hào)通路(p53-p21)，這對(duì)于協(xié)調(diào)DNA斷裂反應(yīng)至關(guān)重要。結(jié)果，損壞沒有得到足夠有效的修復(fù)。對(duì)于增大的細(xì)胞來說，這意味著在分裂過程中會(huì)積累大量不可修復(fù)的DNA斷裂，直至不再可能進(jìn)行分裂。
聯(lián)合治療會(huì)產(chǎn)生反作用嗎?
然而，當(dāng)研究人員同時(shí)用分裂抑制和生長(zhǎng)抑制物質(zhì)處理細(xì)胞時(shí)，在停止使用這兩種物質(zhì)后，細(xì)胞能夠再次正常分裂和繁殖。“在癌癥治療中，這正是你不想要的，”Neurohr說。
生長(zhǎng)和分裂抑制劑已被用于癌癥治療。“根據(jù)我們對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)物的觀察，我們預(yù)計(jì)同時(shí)使用分裂抑制劑和生長(zhǎng)抑制劑治療腫瘤時(shí)，復(fù)發(fā)率會(huì)增加。首先使用分裂抑制劑，然后使用進(jìn)一步損害腫瘤細(xì)胞的藥物會(huì)更有意義。細(xì)胞的DNA使分裂完全不可能，”Neurohr解釋道。
需要進(jìn)行臨床測(cè)試來確認(rèn)結(jié)果
到目前為止，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員僅在細(xì)胞培養(yǎng)物上測(cè)試了他們的新發(fā)現(xiàn)。由于生長(zhǎng)和分裂都強(qiáng)烈依賴于細(xì)胞環(huán)境，因此該團(tuán)隊(duì)無法將這些結(jié)果直接轉(zhuǎn)移到臨床環(huán)境中。因此，首先需要用類器官或組織樣本進(jìn)行試驗(yàn)，以更好地測(cè)試潛在的治療方法。調(diào)查分裂抑制劑和其他藥物的各種組合的臨床研究也在進(jìn)行中。
Neurohr領(lǐng)導(dǎo)下的ETH研究人員提出的想法得到了其他三個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)研究的支持，這些研究也發(fā)表在同一期《分子細(xì)胞》雜志上。
這些研究表明，生長(zhǎng)過度活躍的癌細(xì)胞對(duì)分裂抑制劑的治療敏感。由于這些物質(zhì)已被用于治療某些類型的乳腺癌，因此新發(fā)現(xiàn)可能會(huì)對(duì)癌癥治療產(chǎn)生長(zhǎng)期影響。
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