科学实验告诉你癌细胞源于何处

临床医师

癌细胞本是正常的细胞，只是在它们的生命中做出了错误的发育决定。在一项针对果蝇中相当于在许多人类白血病中都有的原癌基因的同系物研究中，美国西北大学的研究人员已经深入了解了正常发育中的细胞如何转变为受限制的，或特定的状态，以及此过程在癌症中可能发生的错误。

果蝇眼睛由许多不同的特化细胞所构成，如光感神经元和视锥细胞。由于果蝇与人类共有许多相同的致癌基因，科学家们于是利用果蝇（普通果蝇）的复眼作为模型来研究人类癌症中所发生的错误。

一个由生物学家Richard W. Carthew和工程师Luís A.N. Amaral共同领导的多学科团队研究了发育中的眼睛细胞的正常行为。研究人员很吃惊地发现，当细胞从一个更原始，干细胞样的状态转变为更特异性的状态时，一种名为Yan的重要蛋白质的浓度开始发生剧烈波动。如果这种蛋白质水平没有或不能波动，细胞就不会发生转变并继续发育。

“这个剧烈的波动或噪声，发生在细胞过渡的时候，”西北大学艺术与科学学院的分子生物科学教授Carthew说。“这是第一次我们看到在发育细胞从A点到B点时存在着一个短暂的时间段。这种噪声是中间状态的一个标志，并且对细胞转换为特异状态来说很重要。这个中间状态可能就预示着正常细胞走上了癌变道路。”

研究人员还发现，一种名为EGFR的细胞受体收到的分子信号对于关闭这个噪声至关重要。如果没有接收到该信号，细胞就保持在不受控制的状态。

通过重点查明在细胞的正常分化过程中的这种噪音和它的“关闭”开关，西北大学的研究人员给科学家们研究细胞怎样脱离控制转变成为癌细胞提供了目标。

这项研究结果作为封面文章发表在1月14日出版的生命科学和生物医学期刊eLife的在线版上。

西北大学的研究人员研究的这种“噪声”蛋白在果蝇和人类中分别称为Yan和Tel-1（该蛋白是一种转录因子）。Tel-1蛋白指示细胞变成白细胞，产生该蛋白的基因，原癌基因Tel-1，经常在白血病中发生突变。

果蝇中能够关闭噪声信号的EGFR蛋白在人类中称为Her-2。Her-2是一种在人类乳腺癌中起着重要作用的原癌基因。

“从表面上看，果蝇和人类有很大的不同，但我们却共享着众多基础基因，” Carthew说。“我们可以利用果蝇遗传学来了解人类是如何运转的，以及在癌症和其他疾病中发生了什么差错。”

果蝇细胞很小且紧密地排列在一起，这使研究它们很具有挑战性。Carthew 和 Amaral团队的生物学家，化学和生物学工程师，计算机专家和化学家一起想出了如何识别和分析果蝇眼睛中成千上万的单个细胞。

“在过去，人们建立的控制细胞分化的常规网络模型大部分是通过同时扰乱此网络中的一个或两个部件，然后将这些结果转化为模型，”麦考密克工程学院的化学教授和生物工程师Amaral说。“我们在发育过程中检测视网膜时，发现了关键调控因子Yan和EGFR的异常行为。”

在这项跨学科研究中与Amaral和Carthew一起工作的博士生，文章的第一作者Nicolás Peláez，开发了新的工具在发育的果蝇中来研究此噪声的这个奇怪特性。他的方法使研究人员能够方便地测量Yan蛋白的浓度和其波动（噪声）。

一个果蝇细胞从一种不受限制的细胞转变为一个特异性的细胞需要15至20个小时，Carthew说。Peláez确定Yan蛋白在上述时间段会波动6到8小时。

“研究调控果蝇眼睛式样的分子动力学有助于我们认识人类疾病，”Peláez说。“利用果蝇这种模式生物将帮助我们理解在复杂动物中控制分化的基本生物学原理。”

原文检索

《Researchers pinpoint place where cancer cells may begin》

来源：来宝网