EMBO Rep:肿瘤生长不止靠基因突变,还会主动破坏周围正常组织,“掠夺”邻居养分壮大自身


染色体不稳定性(CIN)是人类绝大多数实体肿瘤的典型特征,不仅会让肿瘤具备更强的侵袭能力,还与化疗耐药、肿瘤转移以及患者生存期缩短密切相关。

长久以来,科学界普遍认为染色体不稳定性推动癌症进展的核心方式是驱动肿瘤基因组不断演化:肿瘤细胞逐步获得携带致癌基因的染色体,或是丢失含有抑癌基因的染色体,进而一步步完成恶变与增殖。

而由巴塞罗那生物医学研究所(IRB Barcelona)Marco Milán 博士团队开展的一项全新研究,彻底刷新了这一传统认知。该成果正式发表于《EMBO Reports》,研究证实染色体不稳定性还能通过一套全新机制助力肿瘤生长,研究以Drosophila melanogaster(黑腹果蝇)为实验模型,发现染色体数目异常的非整倍体细胞会进入衰老状态,并释放大量信号分子重塑周边组织环境,这些衰老细胞既能推动肿瘤自身生长与侵袭,还会诱导邻近健康细胞死亡,而健康细胞的凋亡又会反过来为肿瘤提供生长助力,形成恶性循环。

ICREA 研究员、IRB Barcelona 发育与生长控制实验室负责人 Marco Milán 博士对此总结道:“肿瘤的生长早已不只是自身细胞基因突变的结果,它会主动和周围健康组织建立异常互动,一边阻碍健康细胞增殖,一边诱导其死亡,而这套互动体系正是肿瘤持续壮大的关键。”

当细胞出现染色体数目异常,也就是进入非整倍体状态后,细胞内部的生理功能会全面失衡。面对不断累积的损伤,细胞会启动应急机制,多数情况下会进入细胞衰老状态。处于衰老状态的细胞会永久停止分裂,细胞形态也会发生改变,同时持续释放各类活性分子影响周边细胞。

从生理角度来看,细胞衰老本是机体的一种保护机制,组织受损时,衰老细胞释放的信号能够招募免疫系统参与组织修复;可一旦衰老细胞无法被免疫系统清除、长期滞留于组织中,其持续分泌的分子就会诱发慢性炎症,进而推动衰老、癌症等多种病理问题发生。

在本次研究中,科研团队重点分析了由非整倍体诱发的衰老细胞,一个极具突破性的发现是:即便这些细胞的染色体组成存在巨大异质性,彼此之间差异显著,但它们却共享一套统一的转录调控程序。细胞周期停滞、自噬激活、肌动蛋白细胞骨架重塑以及分泌功能亢进等一系列应对非整倍体和衰老的生理反应,绝大部分都在转录水平受到精准调控。

研究数据显示,在这类衰老细胞表达量上调最显著的基因中,近 10% 的基因负责编码分泌蛋白,构成了典型的衰老相关分泌表型,这也是细胞向外释放各类信号分子的物质基础。研究选用果蝇翅原基构建染色体不稳定性模型,通过敲低rod基因诱导染色体分离异常,再阻断细胞凋亡来模拟体内肿瘤微环境,借助活体观察清晰追踪到非整倍体细胞与周边组织的互动过程。

值得一提的是,果蝇模型中观察到的非整倍体形成、细胞衰老、炎症信号分泌等现象,在哺乳动物细胞中同样存在,这也让该研究的结论具备了极高的参考价值。


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